KR102179743B1 - 액체 토출용 기판, 액체 토출 헤드 및 액체 토출 장치 - Google Patents
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Abstract
제1 유로층에는 복수의 압력실 각각의 일 부분과 각각 연통하는 복수의 공급 유로와 복수의 압력실 각각의 다른 부분과 각각 연통하는 복수의 회수 유로가 제공되어 있다. 제2 유로층에는 복수의 공급 유로와 연통하는 공통 공급 유로와 복수의 회수 유로와 연통하는 공통 회수 유로가 제공되어 있다.
Description
본 발명은, 잉크를 포함하는 다양한 액체를 토출하기 위해 사용되는 액체 토출용 기판, 액체 토출 헤드 및 액체 토출 장치에 관한 것이다.
예를 들어, 복수의 토출구로부터 잉크를 선택적으로 토출가능한 잉크젯 기록 헤드에 있어서는, 고정밀도로 고품위 화상을 기록하기 위해서, 토출구를 조밀하게 배치할 필요가 있다. 또한, 토출구로부터의 잉크 중의 수분 증발에 의해 잉크가 증점되기 때문에, 고품위 기록 동작에의 영향에 관한 대응을 제공할 필요가 있다.
이러한 요구를 다루기 위해서, 일본 특허 제4722826호는 토출구와 연통하는 압력실 내에서 증점된 잉크가 그 내부에 체류하지 않도록, 압력실을 통해서 잉크를 순환시키는 방법을 개시하고 있다. 일본 특허 제4722826호는, 알루미늄의 압출 가공에 의해 만곡형 잉크 유로를 갖는 부재를 형성하고, 그 부재 내의 잉크 유로를 통해서 복수의 토출구 각각에 대응하는 압력실 내로 잉크를 강제적으로 유동시키는 구성을 개시하고 있다. 일본 특허 제5264000호는, 3차원적으로 만곡된 잉크 유로를 갖는 부재를 형성하고, 그 부재 내의 잉크 유로를 통해서 복수의 토출구 각각에 대응하는 압력실 내로 잉크를 강제적으로 유동시키는 구성을 개시하고 있다.
그러나, 일본 특허 제4722826호 및 일본 특허 제5264000호에서는, 잉크 유로는 복잡한 형상을 가지며, 따라서 복수의 잉크 유로는 잉크가 조밀하게 배치된 복수의 토출구 각각에 대응하는 압력실을 통해 순환하도록 용이하고 조밀하게 배치될 수 없다.
본 발명은, 토출구가 조밀하게 배치되는 경우에도, 복수의 토출구에 각각 대응하는 압력실을 통해 액체를 순환시킬 수 있는 액체 토출용 기판, 액체 토출 헤드, 및 액체 토출 장치를 제공한다.
본 발명의 제1 양태에서, 액체를 토출하는 토출구와, 액체를 토출하기 위해서 이용되는 에너지를 발생시키는 토출 에너지 발생 소자와, 상기 토출 에너지 발생 소자를 내부에 구비하는 압력실을 구비하는 액체 토출용 기판이 제공되며,
상기 액체 토출용 기판은 상기 액체 토출용 기판의 두께 방향으로 서로 어긋나 있는 제1 부분과 제2 부분을 포함하고,
상기 제1 부분에, 상기 압력실의 한쪽에 배치되어 상기 압력실에 액체를 공급하는 공급 유로와, 상기 압력실의 다른 쪽에 배치되어 상기 압력실로부터 액체를 회수하는 회수 유로가 제공되고,
상기 제2 부분에, 복수의 상기 공급 유로와 연통하는 공통 공급 유로와, 복수의 상기 회수 유로와 연통하는 공통 회수 유로가 제공된다.
본 발명의 제2 양태에서, 액체를 토출하는 토출구와, 액체를 토출하기 위해서 이용되는 에너지를 발생시키는 토출 에너지 발생 소자와, 상기 토출 에너지 발생 소자를 내부에 구비하는 압력실을 구비하는 액체 토출용 기판이 제공되며, 상기 액체 토출용 기판은,
상기 압력실의 한쪽에 배치되고, 상기 토출 에너지 발생 소자가 제공되는 면과 교차하는 방향으로 연장하는 공급 유로와,
상기 압력실의 다른 쪽에 배치되고, 상기 토출 에너지 발생 소자가 제공되는 면과 교차하는 방향으로 연장하는 회수 유로와,
복수의 상기 공급 유로와 연통하는 공통 공급 유로와,
복수의 상기 회수 유로와 연통하는 공통 회수 유로를 포함하고,
상기 공급 유로의 하류측 단부로부터 상기 압력실을 통해서 상기 회수 유로의 상류측 단부에 이르기까지의 단위 길이당의 유로 저항을 R로 나타내고, 상기 토출구로부터 상기 액체가 토출되지 않는 상태에서 상기 압력실을 통해 유동하는 상기 액채의 유량을 Q1으로 나타내며, 상기 토출구로부터 상기 액체를 토출할 수 있는 최대 부압을 P로 나타내는 경우에, 상기 공통 공급 유로의 하류측 단부와 상기 공통 회수 유로의 상류측 단부 사이의 간격(W)은 W<(2×P)/(Q1×R)의 관계를 만족한다.
본 발명의 제3 양태에서, 액체를 토출하는 토출구와, 액체를 토출하기 위해서 이용되는 에너지를 발생시키는 토출 에너지 발생 소자와, 상기 토출 에너지 발생 소자를 내부에 구비하는 압력실을 구비하는 액체 토출용 기판이 제공되며, 상기 액체 토출용 기판은,
상기 압력실의 한쪽에 배치되고, 상기 토출 에너지 발생 소자가 제공되는 면과 교차하는 방향으로 연장하는 공급 유로와,
상기 압력실의 다른 쪽에 배치되고, 상기 토출 에너지 발생 소자가 제공되는 면과 교차하는 방향으로 연장하는 회수 유로와,
복수의 상기 공급 유로와 연통하는 공통 공급 유로와,
복수의 상기 회수 유로와 연통하는 공통 회수 유로를 포함하고,
상기 공급 유로의 하류측 단부로부터 상기 압력실을 통해서 상기 회수 유로의 상류측 단부에 이르기까지의 단위 길이당의 유로 저항을 R로 나타내고, 상기 토출구로부터 토출되는 상기 액체의 최대 토출량을 Q2으로 나타내며, 상기 토출구로부터 상기 액체를 토출할 수 있는 최대 부압을 P로 나타내는 경우에, 상기 공통 공급 유로의 하류측 단부와 상기 공통 회수 유로의 상류측 단부 사이의 간격(W)은 W<(2×P)/(Q2×R)의 관계를 만족한다.
본 발명의 제4 양태에서, 액체 토출용 기판을 구비하는 액체 토출 헤드가 제공되며, 액체 토출용 기판은, 액체를 토출하는 토출구와, 액체를 토출하기 위해서 이용되는 에너지를 발생시키는 토출 에너지 발생 소자와, 상기 토출 에너지 발생 소자가 내부에 제공되어 있는 압력실을 구비하고,
상기 액체 토출용 기판은 상기 액체 토출용 기판의 두께 방향으로 서로 어긋나 있는 제1 부분과 제2 부분을 포함하고,
상기 제1 부분에, 상기 압력실의 한쪽에 배치되어 상기 압력실에 액체를 공급하는 공급 유로와, 상기 압력실의 다른 쪽에 배치되어 상기 압력실로부터 액체를 회수하는 회수 유로가 제공되고,
상기 제2 부분에, 복수의 상기 공급 유로와 연통하는 공통 공급 유로와, 복수의 상기 회수 유로에 연통하는 공통 회수 유로가 제공된다.
본 발명의 제5 양태에서, 액체 토출 장치가 제공되며, 액체 토출 장치는,
액체 토출 헤드를 포함하고, 액체 토출 헤드는,
액체를 토출하는 토출구와, 액체를 토출하기 위해서 이용되는 에너지를 발생시키는 토출 에너지 발생 소자와, 상기 토출 에너지 발생 소자가 내부에 제공되어 있는 압력실을 구비하고, 액체 토출 헤드는,
복수의 상기 토출구가 배치된 토출구 열과,
상기 압력실의 한쪽과 연통하는 제1 유로와,
상기 압력실의 다른 쪽과 연통하는 제2 유로와,
상기 제1 유로에 상기 액체를 공급하는 복수의 공급 유로가 상기 복수의 토출구의 배열 방향으로 배치되어 있는 공급 유로 열로서, 상기 복수의 공급 유로는 상기 토출 에너지 발생 소자가 제공된 면과 교차하는 방향으로 연장되는, 공급 유로 열과,
상기 제2 유로 내의 액체를 회수하는 복수의 회수 유로가 복수의 상기 토출구의 배열 방향으로 배치되어 있는 회수 유로 열로서, 복수의 상기 회수 유로는 상기 교차 방향으로 연장하는, 회수 유로 열과,
복수의 상기 토출구의 배열 방향으로 연장하고, 복수의 상기 공급 유로와 연통하는 공통 공급 유로와,
복수의 상기 토출구의 배열 방향으로 연장하고, 복수의 상기 회수 유로와 연통하는 공통 회수 유로와,
복수의 상기 토출 에너지 발생 소자를 제어하도록 구성되는 제어부와,
액체가 상기 공통 공급 유로, 상기 공급 유로, 상기 압력실, 상기 회수 유로, 및 상기 공통 회수 유로를 통해 유동하도록 상기 공통 공급 유로와 상기 공통 회수 유로 사이에 차압을 발생시키도록 구성되는 차압 발생부를 구비한다.
본 발명의 제6 양태에서, 액체 토출 헤드가 제공되며, 상기 액체 토출 헤드는,
액체를 토출하는 토출구와,
상기 액체를 토출하기 위해 이용되는 에너지를 발생시키는 토출 에너지 발생 소자와,
상기 토출 에너지 발생 소자가 내부에 제공되어 있는 압력실을 포함하고, 상기 액체 토출 헤드는,
복수의 상기 토출구가 배치된 토출구 열과,
상기 압력실의 한쪽과 연통하는 제1 유로와,
상기 압력실의 다른 쪽과 연통하는 제2 유로와,
상기 제1 유로에 상기 액체를 공급하는 복수의 공급 유로가 복수의 상기 토출구의 배열 방향으로 배치되어 있는 공급 유로 열로서, 복수의 상기 공급 유로는 상기 토출 에너지 발생 소자가 제공된 면과 교차하는 방향으로 연장되는, 공급 유로 열과,
상기 제2 유로 내의 액체를 회수하는 복수의 회수 유로가 복수의 상기 토출구의 배열 방향으로 배치되어 있는 회수 유로 열로서, 복수의 상기 회수 유로는 상기 교차 방향으로 연장하는, 회수 유로 열과,
복수의 상기 토출구의 배열 방향으로 연장하고, 복수의 상기 공급 유로와 연통하는 공통 공급 유로와,
복수의 상기 토출구의 배열 방향으로 연장하고, 복수의 상기 회수 유로와 연통하는 공통 회수 유로를 포함한다.
본 발명의 추가적인 특징은 (첨부된 도면을 참고하여) 예시적인 실시예에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 액체 토출용 기판을 도시하는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 액체 토출용 기판을 도시하는 분해 평면도이다.
도 3은 도 1의 액체 토출용 기판의 주요부를 도시하는 평면도이다.
도 4는 도 3의 IV-IV 선을 따라 취한 단면도이다.
도 5는 도 1의 액체 토출용 기판의 주요부를 도시하는 단면 사시도이다.
도 6a는 도 1의 액체 토출용 기판의 주요부를 도시하는 종방향 단면도이다.
도 6b는 도 1의 액체 토출용 기판의 주요부를 도시하는 측면도이다.
도 7은 도 1의 액체 토출용 기판의 주요부를 도시하는 설명도이다.
도 8a 및 도 8b는 토출구에 있어서의 잉크의 메니스커스 계면을 각각 도시하는 설명도이다.
도 8c는 토출구의 구멍 직경과 허용가능 압력 한계 사이의 관계를 도시하는 설명도이다.
도 9는 제1 공통 공급 유로와 제1 공통 회수 유로 사이의 위치 관계를 도시하는 설명도이다.
도 10은 액체 토출 헤드 제조 단계를 도시하는 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체 토출용 기판을 도시하는 분해 사시도이다.
도 12는 도 11의 액체 토출용 기판을 도시하는 분해 평면도이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액체 토출용 기판을 도시하는 분해 사시도이다.
도 14는 도 13의 액체 토출용 기판을 도시하는 분해 평면도이다.
도 15는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액체 토출용 기판을 도시하는 분해 사시도이다.
도 16은 도 15의 액체 토출용 기판을 도시하는 분해 평면도이다.
도 17a는 도 15의 액체 토출용 기판의 주요부를 도시하는 평면도이다.
도 17b는 도 17a의 토출구 열의 단부를 도시하는 설명도이다.
도 18a는 제1 공통 공급 유로와 제1 공통 회수 유로의 형상을 도시하는 설명도이다.
도 18b는 도 18a의 제1 공통 공급 유로 및 제1 공통 회수 유로의 단부를 도시하는 설명도이다.
도 19는 본 발명의 제5 실시예에 따른 액체 토출용 기판을 도시하는 분해 사시도이다.
도 20은 도 19의 액체 토출용 기판을 도시하는 분해 평면도이다.
도 21은 본 발명의 제6 실시예에 따른 액체 토출용 기판을 도시하는 분해 사시도이다.
도 22는 도 21의 액체 토출용 기판을 도시하는 분해 평면도이다.
도 23은 제1 잉크 유로와 제2 잉크 유로 사이의 배치 관계를 도시하는 설명도이다.
도 24a, 도 24b, 도 24c, 도 24d 및 도 24e는 본 발명의 액체 토출용 기판을 채용하는 다양한 액체 토출 헤드를 갖는 구성예를 각각 도시하는 사시도이다.
도 25a 및 도 25b는 본 발명의 액체 토출 헤드를 채용하는 다양한 잉크젯 기록 장치를 갖는 구성예를 각각 도시하는 개략 사시도이다.
도 25c는 기록 헤드를 위한 잉크 공급 시스템을 도시하는 설명도이다.
도 26은 본 발명의 제1 적용예에 따른 기록 장치를 도시하는 설명도이다.
도 27은 도 26의 기록 장치에 적용되는 순환 경로의 제1 순환 형태를 도시하는 설명도이다.
도 28은 도 26의 기록 장치에 적용되는 순환 경로의 제2 순환 형태를 도시하는 설명도이다.
도 29는 제1 순환 형태와 제2 순환 형태에 있어서의 잉크 순환량을 도시하는 설명도이다.
도 30a 및 도 30b는 도 26의 액체 토출 헤드를 각각 도시하는 사시도이다.
도 31은 액체 토출 헤드를 도시하는 분해 사시도이다.
도 32는 액체 토출 헤드에 있어서의 제1, 제2 및 제3 유로 부재의 표면과 이면을 도시하는 도면이다.
도 33은 제1, 제2 및 제3 유로 부재를 접합하여 형성되는 유로를 도시하는 확대 사시도이다.
도 34는 도 33의 XXXIV-XXXIV 선을 따라 취한 단면도이다.
도 35a 및 도 35b는 토출 모듈을 각각 도시하는 사시도이다.
도 36a, 도 36b 및 도 36c는 기록 소자 기판을 각각 도시하는 설명도이다.
도 37은 도 36a의 XXXVII-XXXVII 선을 따라 취한 기록 소자 기판의 단면을 도시하는 사시도이다.
도 38은 2개의 기록 소자 기판의 인접부의 확대 평면도이다.
도 39a 및 도 39b는 본 발명의 제2 적용예에 따른 액체 토출 헤드를 각각 도시하는 사시도이다.
도 40은 액체 토출 헤드를 도시하는 분해 사시도이다.
도 41은 액체 토출 헤드를 구성하는 유로 부재를 도시하는 설명도이다.
도 42는 액체 토출 헤드에 있어서의 기록 소자 기판과 유로 부재의 사이의 액체 연결 관계를 도시하는 사시도이다.
도 43은 도 42의 XXXXII-XXXXII 선을 따라 취한 단면도이다.
도 44a 및 도 44b는 액체 토출 헤드의 토출 모듈을 도시하는 사시도이다.
도 45a 및 도 45b는 기록 소자 기판을 도시하는 설명도이다.
도 45c는 커버 플레이트를 도시하는 설명도이다.
도 46은 본 발명이 적용되는 기록 장치의 제2 예를 도시하는 도면이다.
도 47은 본 발명의 기록 장치를 도시하는 설명도이다.
도 48은 잉크 순환 경로의 제3 순환 형태를 도시하는 설명도이다.
도 49a 및 도 49b는 본 발명의 액체 토출 헤드를 도시하는 설명도이다.
도 50은 본 발명의 액체 토출 헤드를 도시하는 분해 사시도이다.
도 51은 본 발명의 유로 부재를 도시하는 개략 설명도이다.
도 52는 본 발명의 제3 적용예에 따른 기록 장치를 도시하는 설명도이다.
도 53은 잉크 순환 경로의 제4 순환 형태를 도시하는 설명도이다.
도 54a 및 도 54b는 본 발명의 제3 적용예에 따른 액체 토출 헤드를 각각 도시하는 설명도이다.
도 55a, 도 55b, 및 도 55c는 본 발명의 제3 적용예에 따른 액체 토출 헤드를 각각 도시하는 설명도이다.
도 2는 도 1의 액체 토출용 기판을 도시하는 분해 평면도이다.
도 3은 도 1의 액체 토출용 기판의 주요부를 도시하는 평면도이다.
도 4는 도 3의 IV-IV 선을 따라 취한 단면도이다.
도 5는 도 1의 액체 토출용 기판의 주요부를 도시하는 단면 사시도이다.
도 6a는 도 1의 액체 토출용 기판의 주요부를 도시하는 종방향 단면도이다.
도 6b는 도 1의 액체 토출용 기판의 주요부를 도시하는 측면도이다.
도 7은 도 1의 액체 토출용 기판의 주요부를 도시하는 설명도이다.
도 8a 및 도 8b는 토출구에 있어서의 잉크의 메니스커스 계면을 각각 도시하는 설명도이다.
도 8c는 토출구의 구멍 직경과 허용가능 압력 한계 사이의 관계를 도시하는 설명도이다.
도 9는 제1 공통 공급 유로와 제1 공통 회수 유로 사이의 위치 관계를 도시하는 설명도이다.
도 10은 액체 토출 헤드 제조 단계를 도시하는 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체 토출용 기판을 도시하는 분해 사시도이다.
도 12는 도 11의 액체 토출용 기판을 도시하는 분해 평면도이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액체 토출용 기판을 도시하는 분해 사시도이다.
도 14는 도 13의 액체 토출용 기판을 도시하는 분해 평면도이다.
도 15는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액체 토출용 기판을 도시하는 분해 사시도이다.
도 16은 도 15의 액체 토출용 기판을 도시하는 분해 평면도이다.
도 17a는 도 15의 액체 토출용 기판의 주요부를 도시하는 평면도이다.
도 17b는 도 17a의 토출구 열의 단부를 도시하는 설명도이다.
도 18a는 제1 공통 공급 유로와 제1 공통 회수 유로의 형상을 도시하는 설명도이다.
도 18b는 도 18a의 제1 공통 공급 유로 및 제1 공통 회수 유로의 단부를 도시하는 설명도이다.
도 19는 본 발명의 제5 실시예에 따른 액체 토출용 기판을 도시하는 분해 사시도이다.
도 20은 도 19의 액체 토출용 기판을 도시하는 분해 평면도이다.
도 21은 본 발명의 제6 실시예에 따른 액체 토출용 기판을 도시하는 분해 사시도이다.
도 22는 도 21의 액체 토출용 기판을 도시하는 분해 평면도이다.
도 23은 제1 잉크 유로와 제2 잉크 유로 사이의 배치 관계를 도시하는 설명도이다.
도 24a, 도 24b, 도 24c, 도 24d 및 도 24e는 본 발명의 액체 토출용 기판을 채용하는 다양한 액체 토출 헤드를 갖는 구성예를 각각 도시하는 사시도이다.
도 25a 및 도 25b는 본 발명의 액체 토출 헤드를 채용하는 다양한 잉크젯 기록 장치를 갖는 구성예를 각각 도시하는 개략 사시도이다.
도 25c는 기록 헤드를 위한 잉크 공급 시스템을 도시하는 설명도이다.
도 26은 본 발명의 제1 적용예에 따른 기록 장치를 도시하는 설명도이다.
도 27은 도 26의 기록 장치에 적용되는 순환 경로의 제1 순환 형태를 도시하는 설명도이다.
도 28은 도 26의 기록 장치에 적용되는 순환 경로의 제2 순환 형태를 도시하는 설명도이다.
도 29는 제1 순환 형태와 제2 순환 형태에 있어서의 잉크 순환량을 도시하는 설명도이다.
도 30a 및 도 30b는 도 26의 액체 토출 헤드를 각각 도시하는 사시도이다.
도 31은 액체 토출 헤드를 도시하는 분해 사시도이다.
도 32는 액체 토출 헤드에 있어서의 제1, 제2 및 제3 유로 부재의 표면과 이면을 도시하는 도면이다.
도 33은 제1, 제2 및 제3 유로 부재를 접합하여 형성되는 유로를 도시하는 확대 사시도이다.
도 34는 도 33의 XXXIV-XXXIV 선을 따라 취한 단면도이다.
도 35a 및 도 35b는 토출 모듈을 각각 도시하는 사시도이다.
도 36a, 도 36b 및 도 36c는 기록 소자 기판을 각각 도시하는 설명도이다.
도 37은 도 36a의 XXXVII-XXXVII 선을 따라 취한 기록 소자 기판의 단면을 도시하는 사시도이다.
도 38은 2개의 기록 소자 기판의 인접부의 확대 평면도이다.
도 39a 및 도 39b는 본 발명의 제2 적용예에 따른 액체 토출 헤드를 각각 도시하는 사시도이다.
도 40은 액체 토출 헤드를 도시하는 분해 사시도이다.
도 41은 액체 토출 헤드를 구성하는 유로 부재를 도시하는 설명도이다.
도 42는 액체 토출 헤드에 있어서의 기록 소자 기판과 유로 부재의 사이의 액체 연결 관계를 도시하는 사시도이다.
도 43은 도 42의 XXXXII-XXXXII 선을 따라 취한 단면도이다.
도 44a 및 도 44b는 액체 토출 헤드의 토출 모듈을 도시하는 사시도이다.
도 45a 및 도 45b는 기록 소자 기판을 도시하는 설명도이다.
도 45c는 커버 플레이트를 도시하는 설명도이다.
도 46은 본 발명이 적용되는 기록 장치의 제2 예를 도시하는 도면이다.
도 47은 본 발명의 기록 장치를 도시하는 설명도이다.
도 48은 잉크 순환 경로의 제3 순환 형태를 도시하는 설명도이다.
도 49a 및 도 49b는 본 발명의 액체 토출 헤드를 도시하는 설명도이다.
도 50은 본 발명의 액체 토출 헤드를 도시하는 분해 사시도이다.
도 51은 본 발명의 유로 부재를 도시하는 개략 설명도이다.
도 52는 본 발명의 제3 적용예에 따른 기록 장치를 도시하는 설명도이다.
도 53은 잉크 순환 경로의 제4 순환 형태를 도시하는 설명도이다.
도 54a 및 도 54b는 본 발명의 제3 적용예에 따른 액체 토출 헤드를 각각 도시하는 설명도이다.
도 55a, 도 55b, 및 도 55c는 본 발명의 제3 적용예에 따른 액체 토출 헤드를 각각 도시하는 설명도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다. 이하의 실시예에 있어서의 액체 토출용 기판, 액체 토출 헤드 및 액체 토출 장치는, 액체로서의 잉크를 토출하는 잉크 토출용 기판(잉크젯 기록 헤드용 기판), 잉크젯 기록 헤드 및 잉크젯 기록 장치의 적용예이다.
또한, 본 발명의 액체 토출 헤드 및 액체 토출 장치는, 프린터, 복사기, 통신 시스템을 갖는 팩시밀리, 프린터를 갖는 워드프로세서, 및 각종 처리 장치와 조합되는 산업 기록 장치에 적용 가능하다. 예를 들어, 액체 토출 헤드 및 액체 토출 장치는 바이오칩 제작이나 전자 회로 인쇄에 사용될 수 있다. 또한, 이하에 설명되는 실시예는 본 발명의 구체예이기 때문에, 그 다양한 기술적 한정이 이루어질 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예는 본 명세서의 실시예나 다른 구체적 방법으로 한정되지 않으며 본 발명의 사상 내에서 변형될 수 있다.
(제1 실시예)
도 1 내지 도 10은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체 토출 유닛(300)을 도시하는 설명도이다. 여기서, 액체 토출 유닛(300)은 잉크젯 기록 헤드를 구성하며, 그 기록 헤드는 후술하는 바와 같이 잉크젯 기록 장치에 장착된다.
본 실시예의 액체 토출 유닛(300)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 오리피스 플레이트(21), 제1 유로층(22), 제2 유로층(23), 제3 유로층(24), 제4 유로층(25), 제5 유로층(26) 및 제6 유로층(27)을 포함하는 6 적층 유로 구성을 갖는다. 제1 유로층(22)에는, 액체로서의 잉크를 토출하기 위한 토출 에너지를 발생시키는 토출 에너지 발생 소자(12)가 제공되어 있고, 따라서 그 토출 에너지에 의해 압력실(13) 내의 잉크를 오리피스 플레이트(21)의 토출구(11)로부터 토출할 수 있다. 압력실(13) 내의 잉크가 정적인 상태에 있을 때, 그 압력실(13) 내의 압력은, 토출구(11)에 잉크의 메니스커스가 형성되는 부압으로 유지되고 있다. 압력실(13) 내에 압력의 변화가 발생한 경우에는, 잉크 토출 속도나 토출량(체적)이 변화하여, 잉크 토출 특성에 영향을 미친다. 특히, 압력실(13) 내의 압력이 미리결정된 압력보다 낮아지는 경우, 잉크는 용이하게 토출될 수 없다.
토출 에너지 발생 소자(12)로서는, 전열 변환 소자(electrothermal conversion element)(히터)나 압전 소자를 사용할 수 있다. 히터를 사용한 경우에는, 그 발열에 의해 압력실(13) 내의 잉크가 기포로 변화되고, 그 발포 에너지를 이용하여 토출구(11)로부터 잉크를 토출할 수 있다.
복수의 토출구(11)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 토출구 열(16)을 형성하도록 조밀하게 배열되어 있다. 본 예에서는, 4개의 토출구 열(16)이 형성된다. 제2 유로층(23)의 제1 공통 공급 유로(17)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 압력실(13)에 대응하는 개별 공급 유로(14) 및 유로(10)를 통해 각각의 압력실(13)의 한쪽(도 4 중 좌측)과 연통한다. 마찬가지로, 제2 유로층(23)의 제1 공통 회수 유로(18)는, 압력실(13)로부터 유로(10) 및 개별 회수 유로(15)를 통해 각각의 압력실(13)의 다른 쪽(도 4 중 우측)과 연통한다. 복수의 공급 유로(14) 및 복수의 회수 유로(15)는, 제1 유로층(22)의 두께 방향으로 연장되고, 토출구 열(16)의 연장 방향(제1 방향)으로 배열됨으로써, 공급 유로 열 및 회수 유로 열을 형성한다. 제1 유로층(22)의 두께 방향은, 토출 에너지 발생 소자(12)가 배치되는 액체 토출용 기판의 면에 교차(본 예에서는, 직교)하는 방향에 대응한다. 제1 공통 공급 유로(17)는, 제3 유로층(24)에 형성되는 제1 공급구(30)와 연통하고 있고, 제1 공급구(30)로부터 공급되는 잉크를 받는다. 마찬가지로, 제1 공통 회수 유로(18)는 제3 유로층(24)에 형성되는 제1 회수구(31)와 연통하고 있다. 복수의 제1 공급구(30)는, 토출구 열(16)의 연장 방향(제1 방향)을 따라 배열되어 제1 공급구 열을 형성한다. 마찬가지로, 복수의 제1 회수구(31)는, 제1 토출구 열(16)의 연장 방향을 따라 배열되어 제1 회수구 열을 형성한다. 제3 유로층(24)에는, 4개의 제1 공급구 열 및 4개의 제1 회수구 열이 병렬로 교대로 배열된다. 제4 유로층(25)에는 제2 공통 공급 유로(32)와 제2 공통 회수 유로(33)가 제공되어 있고, 제5 유로층(26)에는 제2 공급구(34)와 제2 회수구(35)가 형성되어 있다. 제6 유로층(27)에는 제3 공통 공급 유로(36)와 제3 공통 회수 유로(37)가 형성되어 있다.
제1 공통 공급 유로(17)는, 제2 유로층(23)의 두께 방향의 한쪽(제1 유로층(22)과 대향하는 측)이 복수의 공급 유로(14)와 연통하고, 그 다른 쪽(제3 유로층(24)과 대향하는 측)이 복수의 제1 공급구(30)와 연통하는 구성을 갖는다. 마찬가지로, 제1 공통 회수 유로(18)는, 제2 유로층(23)의 두께 방향의 한쪽이 복수의 회수 유로(15)와 연통하고, 그 다른 쪽이 복수의 제1 회수구(31)와 연통하는 구성을 갖는다. 제2 공통 공급 유로(32)는, 제4 유로층(25)의 두께 방향의 한쪽이 복수의 제1 공급구(30)와 연통하고, 그 다른 쪽이 복수의 제2 공급구(34)와 연통하는 구성을 갖는다. 마찬가지로, 제2 공통 회수 유로(33)는, 제4 유로층(25)의 두께 방향의 한쪽이 제1 회수구(31)와 연통하고, 그 다른 쪽이 제2 회수구(35)와 연통하는 구성을 갖는다. 또한, 제3 공통 공급 유로(36)는 복수의 제2 공급구(34)와 연통하고, 제3 공통 회수 유로(37)는 복수의 제2 회수구(35)와 연통하고 있다.
복수의 제2 공급구(34)의 배열 밀도 및 복수의 제2 회수구(35)의 배열 밀도는, 복수의 제1 공급구(30)의 배열 밀도 및 복수의 제1 회수구(31)의 배열 밀도보다 낮다. 또한, 복수의 제1 공급구(30)의 배열 밀도 및 복수의 제1 회수구(31)의 배열 밀도는, 복수의 공급 유로(14)의 배열 밀도 및 복수의 회수 유로(15)의 배열 밀도보다 낮다. 제1 공통 공급 유로(17)와 제1 공통 회수 유로(18)는 제1 방향을 따르도록 병렬로 형성되어 있다. 제2 공통 공급 유로(32)와 제2 공통 회수 유로(33)는 제2 방향을 따르도록 병렬로 형성되어 있다. 제3 공통 공급 유로(36)와 제3 공통 회수 유로(37)는 제1 방향을 따르도록 병렬로 형성되어 있다.
이와 같이, 본 예의 액체 토출 유닛(300)은 복수의 유로 부재를 적층하여 형성된다. 이들 유로의 유로 형성 밀도는, 제6 유로층(27), 제5 유로층(26), 제4 유로층(25), 제3 유로층(24), 제2 유로층(23), 및 제1 유로층(22)의 순서대로 높아진다. 이에 의해, 액체 토출 유닛(300)은, 소자 기판 및 유로 부재 각각의 크기 증가를 억제하면서, 복수의 토출구 열(16)이 조밀하게 제공되는 구성을 가질 수 있다.
제1 유로층(22)과 제2 유로층(23)은 본 실시예에서의 액체 토출용 기판(100)에 형성된다. 본 발명에서, 제3 유로층(24) 내지 제6 유로층(27)의 구성은 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로는, 이하의 제1 및 제2 구성예를 들 수 있다. 제1 구성예에서는, 제3 유로층(24)이 이하의 도 36c 및 도 45c의 실시예의 커버 플레이트(덮개 부재)(20 또는 2020)에 형성되고, 제4 유로층(25)의 일부가 이하의 도 24a 내지 도 24e의 실시예의 지지 부재(400)에 형성된다. 제4 유로층(25)의 다른 일부는, 이하의 도 24a 내지 도 24e 또는 도 31의 실시예의 제1 유로 부재(500 또는 50)에 형성되고, 제5 유로층(26)과 제6 유로층(27)의 일부가 이하의 도 24a 내지 도 24e 또는 도 31의 실시예의 제2 유로 부재(600 또는 60)에 형성된다. 제6 유로층(27)의 다른 일부는 후술하는 도 31의 실시예의 제3 유로 부재(370)에 형성한다. 한편, 제2 구성예에서는, 제3 유로층(24)이 커버 플레이트(20 또는 2020)에 형성하고, 제4 유로층(25)의 일부를 지지 부재(400)에 형성된다. 제4 유로층(25)의 다른 일부와 제5 유로층(26)은 제1 유로 부재(500 또는 50)에 형성되고, 제6 유로층(27)은 제2 유로 부재(600 또는 60)에 형성된다. 또한, 제2 공통 공급 유로(32), 제2 공통 회수 유로(33), 제2 공급구(34), 및 제2 회수구(35)도 본 예의 구성으로 제한되지 않는다.
외부로부터 공급되는 잉크는, 잉크 유입 개구와 연통하는 제3 공통 공급 유로(36)로부터, 제2 공급구(34), 제2 공통 공급 유로(32), 제1 공급구(30), 제1 공통 공급 유로(17) 및 공급 유로(14)를 순차적으로 통과하면서 압력실(13)에 유도된다. 압력실(13) 내의 잉크는, 회수 유로(15), 제1 공통 회수 유로(18), 제1 회수구(31), 제2 공통 회수 유로(33), 제2 회수구(35), 및 제3 공통 회수 유로(37)를 순차적으로 통과하면서 제3 공통 회수 유로(37)와 연통하는 회수구로부터 외부로 유동한다. 이렇게 잉크를 순환시킴으로써, 압력실(13) 내에 체류하기 쉬운 증점 잉크를 외부로 유동시킨다. 따라서, 토출구(11)로부터의 잉크 토출 속도의 저하 및 잉크의 색재 농도의 변화를 억제할 수 있다. 이하, 이러한 잉크의 강제적인 유동을 "잉크 순환류"라 칭한다.
본 예에서, 공급 유로(14)와 회수 유로(15)는, 도 3, 도 4, 및 도 5에 도시된 바와 같이, 토출구(11)를 사이에 둔 상태로 서로 대향하도록 배치된다. 이렇게 공급 유로(14)와 회수 유로(15)가 서로 대향하기 때문에, 압력실(13) 및 토출구(11) 내에서 고효율 잉크 순환류가 발생된다. 따라서, 잉크의 색재 농도의 변화 및 잉크 토출 속도의 저하를 보다 효율적으로 억제할 수 있다. 또한, 공급 유로(14)와 회수 유로(15)는, 압력실(13)의 각각에 대응하도록, 토출구 열(16)의 연장 방향에 대응하는 제1 방향에서 복수의 위치에 개별적으로 형성된다. 이와 같이, 공급 유로(14)와 회수 유로(15)는 복수의 위치에 개별적으로 형성되기 때문에, 인접하는 공급 유로(14) 사이 및 인접하는 회수 유로(15) 사이에, 토출 에너지 발생 소자(12)를 구동하기 위한 전선을 배치할 수 있다. 그로 인해, 공급 유로(14)와 토출구(11) 사이 및 회수 유로(15)와 토출구(11) 사이에, 제1 방향으로 연장되는 배선을 배치할 필요가 없다. 따라서, 그들 사이의 부분의 크기를 더 감소시킬 수 있다. 공급 유로(14)와 토출구(11) 사이의 수 관계는, 1 대 1, 1 대 2, 또는 1 대 5일 수 있으며, 공급 유로(14)와 연통하는 압력실(13)의 수는 본 예와 같이 1로 한정되지 않는다.
본 예에서는, 압력실(13) 및 토출구(11) 내에서 잉크 순환류가 발생되기 때문에, 다음과 같이 유로가 형성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 공통 공급 유로(17)는, 제1 방향으로 연장되어 복수의 공급 유로(14)와 연통하고, 각각의 공급 유로(14)를 통해서 압력실(13)과 연통한다. 마찬가지로, 제1 공통 회수 유로(18)는, 제1 방향으로 연장되어 복수의 회수 유로(15)와 연통하고, 각각의 회수 유로(15)를 통해서 압력실(13)과 연통한다.
이와 같이, 제1 유로층(22)과 제2 유로층(23)에는, 토출구 열(16)에 대응하는, 공급 유로(14), 회수 유로(15), 제1 공통 공급 유로(17), 및 제1 공통 회수 유로(18)를 포함하는 일련의 잉크 유로가 제공된다. 이러한 잉크 유로를 통해서, 액체 토출용 기판(100)의 압력실(13) 및 오리피스 플레이트(21)의 토출구(11) 내에 잉크 순환류를 발생시킬 수 있다.
또한, 도 6a에 도시된 바와 같이, 공급 유로(14), 회수 유로(15), 제1 공통 공급 유로(17) 및 제1 공통 회수 유로(18)를 형성하는 측벽은, 제1 유로층(22)의 표면 및 이면(도면의 상하면)에 대하여 실질적으로 직교하고 있다. 여기서, 실질적으로 직교하는 상태는, 제1 유로층(22)과 제2 유로층(23)이 가공될 때에 형성되는 테이퍼 형상의 경사를 포함한다. 공급 유로(14), 회수 유로(15), 제1 공통 공급 유로(17) 및 제1 공통 회수 유로(18)는 예를 들어 건식 에칭에 의해 형성될 수 있다. 또한, 이들 통로는 레이저 가공 또는 건식 에칭과 레이저 가공의 조합에 의해 형성될 수 있다. 공급 유로(14), 회수 유로(15), 제1 공통 공급 유로(17) 및 제1 공통 회수 유로(18) 각각의 깊이 방향(도 6a의 상하 방향)은, 제1 유로층(22)의 표면에 대하여 실질적으로 수직이다. 이에 의해, 잉크 유로를 고효율로 조밀하게 형성할 때, 제1 유로층(22)에 조밀하게 형성된 압력실(13) 및 토출구(11) 내에 잉크 순환류가 매우 효율적으로 발생될 수 있다.
(제1 공통 공급 유로(17)와 제1 공통 회수 유로(18) 사이의 관계(1))
제1 공통 공급 유로(17)와 제1 공통 회수 유로(18)는 이하와 같이 형성된다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 제1 공통 공급 유로(17)의 하류측 단부와 제2 공통 회수 유로(18)의 상류측 단부 사이의 간격(빔 폭)을 W1로 나타내고, 공급 유로(14)과 회수 유로(15) 사이의 거리를 W2로 나타낸다. 또한, 공급 유로(14)의 하류측 단부로부터 유로(10), 압력실(13) 및 유로(10)를 통해서 회수 유로(15)의 상류측 단부까지의 단위 길이당의 유로 저항을 R로 나타내고, 각 압력실(13) 내에서 발생하는 잉크 순환류의 유량을 Q1로 나타낸다. 유로 저항(R)은 잉크의 점도 나타내는 항(시간의 요소를 포함)을 포함하는 식에 의해 표현된다. 또한, 토출구(11)에서 잉크의 메니스커스 계면이 붕괴되지 않는 범위 내의 압력실(13) 내의 최대 부압, 또는 토출구(11)로부터 잉크를 적절하게 토출가능한 범위 내의 압력실(13) 내의 최대 부압을 Pmax로 나타낸다. 이들 요소는 식 (1)의 관계를 갖는다. 관계식 (1)에 대해서는 후술한다.
W2<(2×Pmax)/(Q1×R) … 식 (1)
도 8a에 도시된 바와 같이, 부압의 영향에 의해 메니스커스 계면이 침강하고, 도 8b에 도시된 바와 같이 부압의 증대에 따라 메니스커스 계면이 붕괴되는 경우에는, 토출 에너지 발생 소자(12) 위에 잉크가 존재하지 않게 되고, 정상적인 조건에서 잉크가 용이하게 토출될 수 없다. 잉크의 표면 장력이 30mN/m 및 20mN/m인 경우에, 토출구(11)의 구경과 토출구(11)에서의 허용 압력 한계는 도 8c에 도시된 바와 같은 관계를 갖는다. 일반적으로, 토출구에서의 잉크의 메니스커스는 토출구의 구경과 잉크의 표면 장력에 의존한다. 그러나, -1000mmAq 이상의 압력이 유지되지 않으면 메니스커스 계면이 붕괴된다. 따라서, 메니스커스 계면이 붕괴되지 않는 범위 내의 최대 부압은, 일례로서 토출구의 구경이 12um이고, 잉크의 표면 장력이 30mN/m인 경우에, -1000mmAq이다. 또한, 메니스커스 계면이 붕괴되지 않는 범위에서도, 도 8a에 도시된 바와 같이 메니스커스 계면의 침강에 의해, 토출되는 잉크의 양이 감소한다. 따라서, 잉크의 토출 상태에 영향을 주어 잉크의 부적(sub-droplet)(새틀라이트)이 많이 발생하게 된다.
여기서, 적절한 잉크 토출 상태란, 기록 화상의 혼란이 시각적으로 확인되지 않는 정도로 잉크가 양호하게 토출된 상태를 나타낸다. 특히, 잉크 토출량의 변화가 작아 시각적으로 확인되지 않는 잉크 토출 상태를 채용하는 것이 바람직하다. 또한, 잉크 토출 동작 시에 잉크의 주적(main droplet)과 부적(새틀라이트)이 발생하는 경우에는, 기록 매체에 착탄하는 주적에 의해 형성되는 잉크의 주도트에, 새틀라이트에 의해 형성되는 잉크의 부도트의 적어도 일부가 접촉하는 잉크 토출 상태가 바람직하다.
이와 같이, 최대 부압(Pmax)은, 압력이 최대 부압보다 커지면, 메니스커스 계면이 붕괴되거나 잉크가 적절하게 토출될 수 없는 부압을 나타낸다. 또한, 새틀라이트가 발생하는 경우에는, 부도트가 주도트 내에 위치하도록, 새틀라이트가 기록 매체에 착탄하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 최대 부압(Pmax)은 500mmAq이었다. 또한, 잉크 순환류량(Q1)은, 잉크 토출 속도의 저하 및 잉크의 색재 농도의 변화를 억제 가능한 유량이다. 즉, 상기 유량은, 토출구(11)로부터의 잉크 중의 수분의 증발에 의해, 잉크 토출 속도가 저하되고, 인식할 수 있는 정도로 잉크 착탄 위치가 변화되는 가능성을 억제할 수 있다. 또한, 상기 유량은, 토출구(11) 로부터의 잉크 중의 수분의 증발에 의한 영향에 의해, 잉크의 색재 농도가 변화하고, 기록 화상이 확인 가능한 정도로 불균일해지는 가능성을 억제할 수 있다. 예를 들어, 잉크 순환류량(Q1)은, 잉크 토출 속도의 저하를 통상의 토출 상태의 10% 이내로 억제할 수 있는 순환류량을 나타낸다. 실험예에서는, 잉크 순환류량은 압력실(13) 내의 0.05 m/s 이상의 유속으로서 계산되었다. 또한, 다른 실험예에서는 유량은 0.1 m/s이었다.
식 (1)의 관계를 만족할 때, 제1 공통 공급 유로(17) 내의 압력을 부압으로 유지할 수 있다. 잉크젯 기록 헤드에서, 기록 헤드의 유로 내의 압력은 부압으로 유지되는 것이 바람직하다. 압력이 정압인 경우, 이하의 가능성이 발생한다. 즉, 기록 헤드의 잉크 유로 내의 압력이 정압인 경우에는, 잉크는 기록 헤드의 구성요소로부터 누설되기 쉬워진다. 또한, 잉크는 토출구(11)로부터 누설되기 쉬워진다. 예를 들어, 제1 공통 공급 유로(17) 내의 압력이 정압이고, 잉크 순환 상태에서 잉크 순환류에 의한 압력 손실에 의해 압력실(13) 내의 압력이 부압으로 유지되는 경우에도, 잉크 순환류의 변화에 의해 압력 손실이 변화하고, 압력실(13) 내의 압력이 정압이 될 수 있는 우려가 있다. 극단적인 예로서는, 잉크 순환류를 멈춘 때에, 압력실(13)의 압력이 제1 공통 공급 유로에서와 같은 정압이 된다. 압력실(13) 내의 압력이 정압이 되는 것을 방지하기 위해서는, 잉크 공급계의 복잡한 제어가 필요해진다.
(관계식 (1)의 설명)
이어서, 제1 공통 공급 유로(17)의 압력을 부압으로 유지하기 위한 식 (1)에 대해서 상세하게 설명한다.
공급 유로(14)와 회수 유로(15) 사이의 차압(ΔP)은 식 (2)에 의해 표현된다.
ΔP=Q1×R×W2 ... 식 (2)
또한, 공급 유로(14)의 압력을 Pin으로 나타내고, 회수 유로(15)의 압력을 Pout로 나타내는 경우, 식 (3)이 성립한다. 또한, 토출구(11)가 공급 유로(14)와 회수 유로(15) 사이의 중간에 위치하고 위치하고 있을 경우에는, 토출구(11)의 압력(Pn)은 식 (4)에 의해 표현된다.
ΔP=Pin-Pout ... 식 (3)
Pn=(Pin+Pout)/2 ... 식 (4)
식 (3) 및 (4)으로부터, 식 (5)이 성립한다.
Pin=Pn+(ΔP/2) ... 식 (5)
제1 공통 공급 유로(17)의 압력을 부압으로 유지시키기 위해서는, 식 (6)을 만족하는 것이 필요해진다.
Pin=Pn+(ΔP/2)<0 ... (6)
식 (6)은 식 (7)로 변형될 수 있다.
-Pn>ΔP/2 ... 식 (7)
잉크를 정상적으로 토출하기 위해서는 Pn>-PMAX의 식이 만족될 필요가 있기 때문에, 식 (8)이 성립한다.
Pmax>ΔP/2 ... 식 (8)
상기 식(2) 및 (8) 로부터, 상기 식 (1)이 도출될 수 있다.
또한, W1과 W2는 식 (9)의 관계에 있다.
W1<W2 ... 식 (9)
식(9)의 관계로부터, 하기 식(10)이 성립한다.
W1<(2×Pmax)/(Q1×R) ... 식 (10)
식 (10)의 관계를 만족하도록 간격 W1을 설정할 때, 제1 공통 공급 유로(17)의 압력을 부압으로 유지할 수 있고, 따라서 기판과 기록 헤드의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
특히, 압력실(13)의 유로 저항이 높은 기록 헤드에서는, 간격(빔 폭)(W1)을 보다 작게 할 필요가 있다. 토출 에너지 발생 소자(12)로서 압전 소자를 사용하는 기록 헤드에서는, 통상, 압력실(13)의 유로 저항이 작아지기 때문에, 간격 W1이 커질 수 있다. 한편, 토출 에너지 발생 소자(12)로서 히터를 사용하는 기록 헤드에서는, 통상, 압력실(13)의 유로 저항이 커지기 때문에, 간격 W1을 보다 작게 할 필요가 있다.
(제1 공통 공급 유로(17)와 제1 공통 회수 유로(18) 사이의 관계(2))
토출구(11)로부터 토출되는 잉크의 최대 토출량을 Q2로 나타내는 경우, 식 (11)의 관계를 만족하도록, 제1 공통 공급 유로(17)와 제1 공통 회수 유로(18)를 설정하는 것이 바람직하다.
W1<(2×Pmax)/(Q2×R) ... 식 (11)
잉크 순환류량(Q1)을 최대 토출량(Q2)보다 크게 설정하는 경우, 잉크가 최대로 토출되는 경우에도 잉크 순환류의 역류를 억제할 수 있다. 잉크 순환류의 역류가 발생한 경우에는, 잉크의 토출에 의해 발생한 열이 잉크 순환류에 의해 배출되지 않는다. 또한, 배기 열의 역류에 의해 잉크가 과도하게 가열될 수 있고, 잉크 유로 내의 침전물의 역류에 의해 잉크 토출 불량이 발생할 수 있다. 그러나, 잉크 순환류의 역류를 억제하기 때문에, 이러한 상태가 억제될 수 있다.
식 (11)의 관계를 만족하도록 제1 공통 공급 유로(17)와 제1 공통 회수 유로(18)를 설정하는 경우, 잉크 순환류의 역류를 억제하면서, 제1 공통 공급 유로(17) 내의 압력을 부압으로 유지할 수 있다. 결과적으로, 기판 및 기록 헤드의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
실험의 결과, 압력실(13)의 높이를 20㎛로 설정하고, 잉크의 점도를 10cP로 설정하고, 빔 폭(W1)을 200㎛ 이하로 설정하면, 잉크 순환 유량이 잉크 순환류의 역류를 억제하기 위해서 0.1 m/s일 때에도, 제1 공통 공급 유로(17) 내의 압력을 부압으로 유지할 수 있다. 또한, 빔 폭(W)를 100㎛ 이하로 설정하는 경우, 10 pl의 잉크를 30kHz의 토출 주파수(기록 헤드의 구동 주파수)에서 토출시켰을 때에도, 잉크 순환류의 역류를 억제하면서, 제1 공통 공급 유로(17) 내의 압력을 부압으로 유지할 수 있다.
(유로(17, 14) 사이의 배치 관계 및 유로(18, 15) 사이의 배치 관계)
또한, 제1 공통 공급 유로(17)와 공급 유로(14) 사이의 배치 관계 및 제1 공통 회수 유로(18)와 회수 유로(15) 사이의 배치 관계는 이하와 같이 설정될 수 있다. 즉, 도 6b에 도시된 바와 같이, 제2 방향에서의 공급 유로(14)의 중심(L1)은, 제2 방향에서의 제1 공통 공급 유로(17)의 중심(L2)보다 토출구(11)에 가까운 위치에 설정된다. 마찬가지로, 제2 방향에서의 회수 유로(15)의 중심(L3)은, 제2 방향에서의 제1 공통 회수 유로(18)의 중심(L4)보다 토출구(11)에 가까운 위치에 설정된다. 이와 같이, 공급 유로(14)와 회수 유로(15)를 토출구(11)에 근접하여 제공하면, 동일한 빔 폭 W1을 설정하는 경우에도 폭 W2이 작게 설정되고, 토출구(11) 내의 압력을 적절한 압력으로 유지하는 것이 용이해질 수 있다.
(유로(17)와 유로(18) 사이의 배치 관계)
제1 공통 공급 유로(17)와 제1 공통 회수 유로(18) 사이의 배치 관계는, 이하와 같이 설정하는 것이 바람직하다.
즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 인접한 토출구 열(16) 사이에 위치하는 제1 공통 고급 유로(17)와 제1 공통 회수 유로(18) 사이의 빔 폭을 W3로 나타내는 경우, 빔 폭 W3은 빔폭 W1보다 크게 설정된다. 빔 폭 W3이 크게 설정되면, 기판의 강도가 향상될 수 있다. 도 9는, 토출구(11)가 뚜렷하게 보이는 상태에서 이면측으로부터 본 액체 토출용 기판을 도시하는 도면이다. 이와 같이, 빔 폭 W1이 작게 설정되도록, 동일한 토출구 열(16)과 연통하는 제1 공통 공급 유로(17)와 제1 공통 회수 유로(18)를 서로 근접시켜 형성한다. 한편, 빔 폭 W2이 커지도록, 인접하는 토출구 열(16) 중 하나와 연통하는 제1 공통 공급 유로(17)가 제1 공통 회수 유로(18)로부터 분리된다. 이에 의해, 잉크 순환류의 역류를 억제하여, 제1 공통 공급 유로(17) 내의 압력을 부압으로 유지하면서, 기판의 강도를 향상시킬 수 있다.
(잉크 순환류량 및 압력의 변화를 억제하는 구조(1))
또한, 본 실시예에서는, 각 압력실(13)의 잉크 순환류량 및 압력의 변화를 억제하기 위해서 이하의 구조가 제공된다.
즉, 도 1 및 도 2에 도시되 바와 같이, 복수의 제1 공급구(30)가 제1 공통 공급 유로(17)와 연통한다. 마찬가지로, 복수의 제1 회수구(31)가 1개의 제1 공통 회수 유로(18)와 연통한다. 제1 공급구(30)와 제1 회수구(31)는, 각 압력실(13)의 잉크 순환류량의 변화 및 압력의 변화가, 잉크 토출 특성에 영향을 주지 않는 범위 내에 있도록 배열된다. 구체적으로는, 토출구 열(16)이 연장되는 제1 방향에서, 제1 공급구(30)와 제1 회수구(31)가 교대로 배치되어 있다. 이에 의해, 제1 방향에서의 제1 공급구(30)와 제1 회수구(31) 사이의 간격을 보다 좁힐 수 있다. 따라서, 제1 공통 공급 유로(17)와 제1 공통 회수 유로(18) 각각의 유로 폭이 비교적 좁은 경우에도, 각 압력실(13)의 잉크 순환류량의 변화 및 압력의 변화를 억제할 수 있다.
(잉크 순환류량 및 압력의 변화를 억제하는 구조(2))
또한, 본 실시예에서는, 각 압력실(13)의 잉크 순환류량의 변화 및 압력의 변화를 억제하기 위해서 이하의 구조가 제공된다.
즉, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 공통 공급 유로(32)는, 제2 방향으로 연장되고, 제2 방향으로 배열되는 복수의 제1 공급구(30)와 연통하고 있다. 마찬가지로, 제2 공통 회수 유로(33)는, 제2 방향으로 연장되고, 제2 방향으로 배열되는 복수의 제1 회수구(31)와 연통하고 있다. 또한, 복수의 제2 공통 공급 유로(32)는, 제2 공급구(34)를 통하여 1개의 제3 공통 공급 유로(36)와 통합해서 연통하고 있다. 마찬가지로, 복수의 제2 공통 회수 유로(33)는, 제2 회수구(35)를 통하여 1개의 제3 공통 회수 유로(37)와 통합해서 연통하고 있다.
이와 같이, 6층 구조에 의해 잉크 유로가 서로 연통하면, 조밀하게 배열된 복수의 토출구 열(16)에 맞도록 좁은 피치로 형성된 복수의 제1 공통 공급 유로(17)는, 복수의 제1 공급구(30)를 통하여 최종적으로 1개의 제3 공통 공급 유로(36)에 통합된다. 마찬가지로, 조밀하게 배열된 복수의 토출구 열(16)에 맞도록 좁은 피치로 형성된 복수의 제1 공통 회수 유로(18)는, 복수의 제1 회수구를 통하여 최종적으로 1개의 제3 공통 회수 유로(37)에 모아진다. 따라서, 제1 공통 공급 유로(17) 및 제1 공통 회수 유로(18) 각각의 유로 폭을 확장하지 않고, 복수의 토출구 열(16)을 조밀하게 배열할 수 있다. 또한, 이와 같이 조밀하게 배열된 복수의 토출구 열(16)의 각 토출구(11)에 대응하는 각 압력실(13)에서, 잉크 순환류량 및 압력의 변화를 억제할 수 있다. 또한, 조밀하게 배열된 토출구(11)에 대하여, 압력실(13)의 잉크 순환류량 및 압력의 변화를 억제하면서, 잉크 탱크(도시하지 않음)로부터 잉크를 공급할 수 있고 잉크 탱크에 잉크가 회수되게 할 수 있다. 이에 의해, 기록 헤드 및 그것을 구비한 기록 장치뿐만 아니라, 다양한 액체 토출 헤드와 그것을 구비한 액체 토출 장치가 작은 크기로 제공될 수 있다.
(잉크 순환류량 및 압력의 변화를 억제하는 구조(3))
또한, 각 압력실(13)의 잉크 순환류량의 변화 및 압력의 변화를 억제하기 위해서, 이하의 구조가 바람직하다.
즉, 토출구 열(16)의 양 단부에 위치하는 제1 공급구(30) 및/또는 제1 회수구(31)는, 그 양 단부 이외의 위치에 위치하는 제1 공급구(30) 및/또는 제1 회수구(31) 보다 작게 형성된다. 즉, 전자의 제1 공급구(30) 및/또는 제1 회수구(31)의 개구는, 후자의 제1 공급구(30) 및/또는 제1 회수구(31)의 개구보다 작게 형성된다. 토출구 열(16)의 양 단부에 위치하는 제1 공급구(30) 부근에는, 토출구 열(16)의 양 단부에 위치하는 제1 공급구(30)의 제1 방향의 한쪽에만 토출구 열(16)의 토출구(11)가 위치된다. 따라서, 토출구 열(16)의 양 단부에 위치하는 제1 공급구(30)의 잉크 유량은 다른 제1 공급구(30)의 잉크 유량보다 적다. 마찬가지로, 토출구 열(16)의 양 단부에 위치하는 제1 회수구(31) 부근에는, 토출구 열(16)의 양 단부에 위치하는 제1 회수구(31)의 제1 방향의 한쪽에만 토출구 열(16)의 토출구(11)가 위치한다. 따라서, 토출구 열(16)의 양 단부에 위치하는 제1 회수구(31)의 잉크 유량은 다른 제1 회수구(31)의 잉크 유량보다 적다.
이와 같이, 토출구 열(16)의 양 단부에 형성된 제1 공급구(30) 및/또는 제1 회수구(31)의 형상은 작은 크기로 형성되어, 유로 저항이 증가한다. 따라서, 토출구 열(16)의 양 단부에 형성된 제1 공급구(30) 및/또는 제1 회수구(31)에 발생하는 압력 손실은 다른 제1 공급구(30) 및/또는 제1 회수구(31)에서 발생하는 압력 손실과 유사하게 조정될 수 있다. 따라서, 토출구 열(16)의 양 단부의 제1 공급구(30) 및/또는 제1 회수구(31)를 통해 압력실(13) 내로 유동하는 잉크의 유량과 다른 제1 공급구(30) 및/또는 다른 제1 회수구(31)를 통해 압력실(13) 내로 유동하는 잉크의 잉크 유량 사이의 차이를 감소시킬 수 있다. 이 결과, 각 압력실(13) 내에서의 잉크 순환류량의 차이를 더 억제할 수 있다.
(잉크 순환류량 및 압력의 변화를 억제하는 구조(4))
또한, 각 압력실(13)의 잉크 순환류량의 변화 및 압력의 변화를 억제하기 위해서, 이하의 구조가 바람직하다.
즉, 도 7a에 도시된 바와 같이, 토출구 열(16)의 단부와 액체 토출용 기판(100) 사이의 영역 "a"를 크게 설정한다. 예를 들어, 영역 "a"는, 액체 토출용 기판(100)에 대하여 전기 신호를 송수신하는 연결 패드(150) 및 토출 에너지 발생 소자(12)의 구동 회로를 위한 배치 공간으로서 이용될 수 있다. 또한, 영역 "a"를 이용하여, 토출구(11) 측으로부터 본 액체 토출용 기판(100)을 도시하는 도 7의 (b) 및 (c) 부분의 사시도에서와 같이, 제1 회수구(31)를 배치하는 것이 바람직하다. 즉, 토출구 열(16)이 연장되는 제1 방향에서, 토출구 열(16)의 단부에 위치하는 토출구(11)와 겹치도록 제1 회수구(31)를 배치한다. 도 7의 (b) 부분에서는, 제1 공통 회수 유로(18)의 좌측 단부와 제1 회수구(31)의 좌측 단부가 동일한 위치에 위치한다. 또한, 도 7의 (c) 부분에서는, 제1 공통 회수 유로(18)의 좌측 단부와 제1 회수구(31)의 좌측 단부는 좌측 단부에 위치하는 회수 유로(15) 보다 좌측 방향으로 크게 팽출하고 있다.
도 7의 (a) 및 (b) 부분에서, 토출구 열(16)의 단부에 위치하는 압력실(13)을 통과하는 잉크는, 먼저 화살표 A1으로 나타낸 바와 같이, 제1 공급구(30)로부터 제1 공통 공급 유로(17) 및 공급 유로(14) 내로 유동한다. 그 후, 잉크는, 화살표 A2로 나타낸 바와 같이, 토출구 열(16)의 단부에 위치하는 압력실(13), 회수 유로(15) 및 제1 공통 회수 유로(18)를 통과한 후, 제1 회수구(31)로부터 유출한다. 도 7의 (d) 부분은, 제1 방향에서, 토출구 열(16)의 단부에 위치하는 토출구(11)과 겹치지 않도록, 제1 회수구(31)를 배치하는 경우의 비교예이다. 도 7의 (d)에서, 토출구 열(16)의 단부에 위치하는 압력실(13)을 통과하는 잉크는, 먼저 화살표 A1으로 나타낸 바와 같이, 제1 공급구(30)로부터 제1 공통 공급 유로(17) 및 공급 유로(14)로부터 유출한다. 그 후, 잉크는, 화살표 A2로 나타낸 바와 같이, 토출구 열(16)의 단부에 위치하는 압력실(13) 및 회수 유로(15)를 통과하고, 화살표 A3로 나타낸 바와 같이 제1 공통 회수 유로(18)를 통과한 후에 제1 회수구(31)로부터 유출한다.
도 7의 (b) 및 (c) 부분에서는, 도 7의 (d)의 구성과 비교하여, 제1 방향의 단부에 위치하는 제1 공급구(30)로부터 유동하여 압력실(13)을 통해서 제1 회수구(31)로부터 유출하는 잉크의 잉크 유로의 길이를 짧게 할 수 있다. 즉, 토출구 열(16)의 단부 근방에 위치하는 제1 공통 공급 유로(17) 및 제1 공통 회수 유로(18) 내에서의 최대 압력 손실을 작게 하기 때문에, 각 압력실(13) 내에서의 잉크 순환류량의 변화를 억제할 수 있다. 또한, 제1 공급구(30)가 제1 회수구(31) 대신에 제1 방향의 단부에 위치하는 경우, 제1 공급구(30)는 제1 방향으로 토출구 열(16)의 단부에 위치하는 토출구(11)와 겹치도록 배치될 수 있다.
(온도 분포 억제 구조)
본 실시예에서는, 기록 헤드 내의 온도 분포를 억제하기 위해서, 이하의 구조가 제공된다.
즉, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 토출구 열(16)의 양 단부에는 제1 회수구(31)가 배치된다. 본 예에서와 같이, 각 압력실(13)을 통해서 잉크를 강제적으로 순환시키는 경우, 토출 에너지 발생 소자(12) 등으로부터 발생된 열이 잉크에 의해 회수된다. 이로 인해, 잉크 회수측 통로 내의 잉크의 온도는 각 압력실(13)의 온도보다 높다.
또한, 토출구(11)로부터의 잉크 중의 수분의 증발에 의한 영향을 억제하기 위해서 충분한 잉크 순환류량을 확보했다고 해도, 복수의 토출구(11)로부터 동시에 토출되는 잉크 토출량이 잉크 순환류량보다 많아지는 경우가 있다. 이러한 경우에는, 제2 공통 회수 유로(37)로부터 압력실(13) 내에도 잉크가 공급된다. 즉, 제2 공통 회수 유로(37)로부터, 제2 회수구(35), 제2 공통 회수 유로(33), 제1 회수구(31), 제1 공통 회수 유로(18) 및 회수 유로(15)를 통해, 압력실(13) 내에 잉크가 공급된다. 그로 인해, 복수의 토출구(11) 로부터 잉크를 동시에 토출할 때에 제1 회수구(31) 내의 고온 잉크가 압력실(13) 내에 공급되는 경우가 있다. 이러한 경우에는, 제1 공급구(30) 부근의 잉크의 온도보다 제1 회수구(31) 부근의 잉크 온도가 높아지기 때문에, 제1 공급구(30) 부근의 토출구(11)와 제1 회수구(31) 부근의 토출구(11) 사이에서 잉크 토출 속도의 차가 발생할 우려가 있다. 또한, 토출구 열(16)의 양 단부의 일단부 측에 제1 공급구(30)가 위치하고, 그 타단부 측에 제1 회수구(31)가 위치하는 경우에는, 토출구 열(16) 전체에서는 토출구(11)의 배열 방향에서 온도 분포의 기울기가 발생하고, 기록 헤드 전체에서의 온도 분포 폭이 증가한다. 그 결과, 각 토출구(11)에서 잉크 토출 특성의 변화가 발생할 우려가 있다.
본 실시예에서는, 토출구 열(16)의 양 단부에 제1 회수구(31)가 배치되기 때문에, 이러한 온도 분포의 기울기를 억제하고, 따라서 잉크 토출 특성의 변화를 억제할 수 있다. 또한, 토출구 열(16)의 양 단부 각각에 제1 공급구(30)를 배치하는 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 그러나, 본 실시예에서와 같이, 토출구 열(16)의 양 단부 각각에 제1 회수구(31)를 배치하는 것이 바람직하다.
즉, 액체 토출용 기판(100)에서는, 전술한 바와 같이, 토출구 열(16)의 양 단부 각각과 액체 토출용 기판(100)의 단부 사이에, 토출구(11)가 배치되지 않는 영역 "a"가 크게 설정되어 있고, 따라서 잉크 토출 동작에 의해 발생된 열이 영역 "a"로부터 방열된다. 그로 인해, 복구의 토출구(11)가 잉크를 토출하는 경우에는, 토출구 열(16)의 양 단부의 온도 값이 다른 부분의 온도 값보다 낮아지는 경향이 있다. 토출구 열(16)의 양 단부 각각에 제1 회수구(31)를 배치하기 때문에, 이러한 경우에서 고온 잉크를 토출구 열(16)의 양 단부에 공급할 수 있다. 따라서, 토출구 열(16)의 양 단부의 온도 값을 높게 설정하기 때문에, 다른 부분과의 온도 차가 감소될 수 있다. 이 결과, 기록 헤드 전체에서의 온도 분포 폭을 감소시키기 때문에, 잉크 토출 특성의 변화를 억제할 수 있다.
도 10은 본 실시예의 액체 토출 헤드를 제조하는 단계의 일례를 도시하는 흐름도이다.
먼저, 노즐 형성 단계(S1)에 의해, 토출 에너지 발생 소자(12) 및 필요한 회로가 형성되어 있는 액체 토출용 기판(100) 상에 노즐을 형성한다. 노즐은, 토출 에너지 발생 소자(12)를 사용해서 잉크를 토출하는 부분이며, 토출구(11) 및 압력실(13)을 포함한다. 그 후, 이면 공급 경로 형성 단계(S2)에 의해, 액체 토출용 기판(100)의 이면에 제1 공통 공급 유로(17)와 제1 공통 회수 유로(18)를 형성한다. 이어서, 덮개 부재 형성 단계(S3)에 의해, 액체 토출용 기판(100)의 이면에, 도 36c 또는 도 45c에 도시된 실시예의 커버 플레이트(20)(덮개 부재) 또는 (2020)를 형성한다. 그 후, 절단 단계(S4)에 의해, 액체 토출용 기판(100)의 형태를 웨이퍼 형태로부터 칩 형태로 가공한다. 그 후, 접합 단계(S5)에 의해, 액체 토출용 기판(100)을 도 24a 내지 도 24e의 실시예의 지지 부재(400) 및 제1 유로 부재(500)에 접합한다.
이와 같이, 접합 단계(S5) 전의 덮개 부재 형성 단계(S3)에 의해, 액체 토출용 기판(100)의 이면에 제3 유로층으로서의 역할을 하는 커버 플레이트를 형성하기 때문에, 웨이퍼 형태 액체 토출용 기판(100)에 제1 공급구(30) 및 제1 회수구(31)를 형성할 수 있다. 액체 토출용 기판(100)이 웨이퍼 형태를 갖는 때에 커버 플레이트가 가공되기 때문에, 기계가공 또는 성형가공보다 가공 정밀도가 높아지고, 따라서 미세한 구멍을 보다 고정밀도로 형성할 수 있다. 또한, 커버 플레이트는 얇게 형성될 수 있다. 따라서, 토출구(11)를 보다 고정밀도로 배치할 수 있다. 또한, 제1 공급구(30) 및 제1 회수구(31)의 유로 저항은 유로 저항의 변화가 작은 상태에서 저감되기 때문에, 잉크 순환류를 발생시키기 위한 차압이 안정화될 수 있고, 따라서 순환류량의 변화가 작게 억제될 수 있다.
커버 플레이트는 실리콘 기판에 의해 형성될 수 있다. 즉, 웨이퍼 형태의 액체 토출용 기판(100)에, 웨이퍼 형태의 실리콘 기판으로 이루어지는 커버 플레이트를 접합하기 때문에, 커버 플레이트를 칩 형태의 액체 토출용 기판(100)에 접합하는 경우에 비해 단계의 수를 저감시킬 수 있다. 또한, 커버 플레이트는 수지 필름에 의해 형성될 수 있다. 실리콘 기판의 경우와 마찬가지로, 웨이퍼 형태의 액체 토출용 기판(100)에 필름 형태의 수지를 적층하는 방식으로 커버 플레이트를 접합할 수 있기 때문에, 커버 플레이트를 칩 형태의 액체 토출용 기판(100)에 접합하는 경우에 비해 단계의 수를 저감시킬 수 있다.
도 10에서의 단계의 순서 및 내용은 예일 뿐이며 본 발명을 제한하지 않는다. 예를 들어, 노즐 형성 단계(S1), 이면 공급 경로 형성 단계(S2), 덮개 부재 형성 단계(S3) 및 절단 단계(S4)의 순서는, 접합 단계(S5) 전에 덮개 부재 형성 단계(S3)를 실시할 수 있는 한은, 도 10의 예로 제한되지 않는다.
(제2 실시예)
도 11 및 도 12는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체 토출 유닛(300)을 도시하는 설명도이며, 전술한 실시예와 마찬가지의 부분에 대해서는 동일한 참조 번호를 붙여서 설명을 생략한다. 도 11은 액체 토출 유닛(300)을 도시하는 분해 사시도이며, 도 12는 액체 토출 유닛(300)을 도시하는 분해 평면도이다.
본 실시예에서는, 토출구 열(16)의 일단부측에서, 제1 공통 공급 유로(17)와 제2 공통 공급 유로(32)가 연통하고, 그 타단부 측에서, 제1 공통 회수 유로(18)와 제2 공통 회수 유로(33)가 연통한다. 본 실시예에서는, 제1 실시예의 제3 유로층(24)이 제공되지 않고, 제1 실시예의 제1 공급구(30)와 제1 회수구(31)가 생략될 수 있기 때문에, 유로 구조를 간략화할 수 있다.
(제3 실시예)
도 13 및 도 14는, 본 발명의 제3 실시예에 따른 액체 토출 유닛(300)을 도시하는 설명도이며, 전술한 실시예와 마찬가지의 부분에 대해서는 동일한 참조 번호를 붙여서 설명을 생략한다. 도 13은 액체 토출 유닛(300)을 도시하는 분해 사시도이며, 도 14는 액체 토출 유닛(300)을 도시하는 분해 평면도이다.
본 실시예에서는, 토출구 열(16)의 일단부측에서, 제1 공통 공급 유로(17)와 제1 공급구(30)가 서로 연통하며, 제1 공통 회수 유로(18)와 제1 회수구(31)가 서로 연통하고 있다. 마찬가지로, 토출구 열(16)의 타단부 측에서도, 제1 공통 공급 유로(17)와 제1 공급구(30)가 서로 연통하고, 제1 공통 회수 유로(18)와 제1 회수구(31)가 서로 연통하고 있다. 토출구 열(16)의 양 단부에 제1 공급구(30)와 제1 회수구(31)를 배치하면, 제2 실시예에 비해, 토출구 열(16)이 연장되는 제1 방향에서의 잉크 순환류량의 변화 및 각 압력실(13) 내의 압력의 변화를 억제할 수 있다. 또한, 제2 공통 공급 유로(32)와 제2 공통 회수 유로(33) 각각은 2개의 위치에 배치될 수 있다.
이렇게, 본 실시예에서는, 제1 공급구(30)와 제2 회수구(31)의 수가 감소하기 때문에, 잉크 유로의 구조를 간략화할 수 있다.
(제4 실시예)
도 15 내지 도 18b는, 본 발명의 제4 실시예에서 따른 액체 토출 유닛(300)을 도시하는 설명도이며, 전술한 실시예와 마찬가지의 부분에 대해서는, 동일 참조 번호를 붙여서 설명을 생략한다. 도 15는 액체 토출 유닛(300)의 분해 사시도이며, 도 16은 액체 토출 유닛(300)의 분해 평면도이다. 본 실시예에서의 액체 토출 유닛(300)의 평면 형상은 평행사변형(인접하는 변이 직각이지 않은 평행사변형) 이지만, 설명을 용이하게 하기 위해서, 평면 형상을 직사각형으로서 도시하고 있다. 도 17a는, 본 실시예에 따른 액체 토출용 기판(100)을 도시하는 평면도이며, 도 17b는, 토출구 열(16)의 단부의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 17a에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 액체 토출용 기판(100)의 평면 형상은 평행사변형으로 형성되며, 제1 실시예의 도 7의 (a) 부분의 액체 토출용 기판(100)과 비교하여 토출구 열(16)의 단부와 소자 기판의 단부 사이의 영역 "a"가 작다. 본 실시예에서는, 액체 토출용 기판(100)과 외부와의 사이에서 전기 신호를 송수신하기 위한 연결 패드(150), 및 토출 에너지 발생 소자(12) 등의 구동 회로는, 도 17a에 도시된 바와 같이 액체 토출용 기판(100)의 긴 변에 배치된다. 이러한 액체 토출용 기판(100)을 조합해서 세장형 기록 헤드(라인 헤드)를 얻는 경우에는, 액체 토출용 기판(100)을 지그재그 형상 대신에 도 17a에 도시된 바와 같이 실질적으로 1열 형상으로 배치할 수 있다. 이러한 배치에 의해, 인접하는 액체 토출용 기판(100)의 토출구 열(16)의 단부를 도 17a에 도시된 바와 같이 제2 방향으로 서로 용이하게 겹칠 수 있다. 여기서, "실질적으로 1열 형상으로 배치"란, 제1 방향과 제2 방향의 양자 모두에서 인접하는 액체 토출용 기판(100)이 서로 부분적으로 겹치는 상태를 나타낸다.
이와 같이, 본 실시예에서는, 액체 토출용 기판(100)의 단부 근방에까지 토출구(11)가 배치된다. 이러한 실시예에서는, 제1 실시예의 도 7의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 액체 토출용 기판(100)의 토출구 열(16)의 단부를 겹치는 위치에 제1 공급구(30) 또는 제1 회수구(31)를 배치하는 것은 곤란하다. 따라서, 본 실시예에서는, 도 17b에 도시된 바와 같이, 토출구 열(16)의 단부에 대해 중앙을 향해 변위된 위치에 제1 공급구(30) 또는 제1 회수구(31)가 배치된다.
본 실시예에서는, 각 압력실(13)의 잉크 순환류량 및 압력의 변화를 억제하고, 액체 토출용 기판(100) 내의 온도 분포를 억제하기 위해서, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 토출구 열(16)의 양 단부 각각의 근방에 제1 공급구(30)를 배치하고 있다.
본 실시예에서와 같이, 토출구 열(16)의 단부 근방에 제1 공급구(30)가 배치되는 경우, 토출구 열(16)의 단부에 위치하는 제1 공통 공급 유로(17)와 제1 공통 회수 유로(18) 사이의 차압은 초기 차압을 이용한 잉크 순환 동작에 비하여 잉크 토출 동작 시에 크다. 한편, 제1 실시예에서와 같이, 토출구 열(16)의 단부에 제1 회수구(31)가 배치되어 있는 경우, 토출구 열(16)의 단부에서의 제1 공통 공급 유로(17)와 제1 공통 회수 유로(18) 사이의 차압은 초기 차압을 이용한 잉크 순환 동작에 비하여 잉크 토출 동작 시에 작다. 제1 공통 공급 유로(17)와 제1 공통 회수 유로(18) 사이의 차압이 작아지면, 잉크 순환류량이 적어진다. 따라서, 토출구(11)로부터의 잉크 중의 수분 증발에 의한 영향을 억제하는 효과가 작아진다. 즉, 잉크의 토출 속도의 저하 및 잉크의 색재 농도의 변화를 억제하는 효과가 작아진다. 그로 인해, 그 차압은 크게 설정되는 것이 바람직하다. 본 실시예와 같이, 토출구 열(16)의 양 단부 근방에 제1 공급구(30)가 배치되기 때문에, 잉크 순환류량의 변화의 영향을 저감할 수 있다.
제1 공급구(30) 내의 압력은, 잉크 순환류를 발생시키기 위해서 제1 회수구(31) 내의 압력보다 높게 설정되어 있고, 잉크의 토출 시에 제1 공급구(30)를 통해서 압력실(13) 내에 잉크가 공급되기 쉬워진다. 이렇게, 잉크를 공급하기 쉽게 하는 제1 공급구(30)가 토출구 열(16)의 단부 근방에 배치되기 때문에, 복수의 토출구(11)로부터 잉크를 동시에 토출하는 때에, 제1 공통 공급 유로(17)와 제1 공통 회수 유로(18) 사이에서 발생하는 압력 손실을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 전술한 바와 같이, 토출구 열(16)의 단부와 소자 기판의 단부 사이의 영역 "a"가 작기 때문에, 잉크의 토출 동작에 의해 발생하는 열이 영역 "a"로부터 방열되는 정도는 작다. 영역 "a"가 작기 때문에, 도 17b에 도시된 바와 같이, 제1 공급구(30)로부터 토출구 열(16)의 단부까지의 제1 공통 공급 유로(17)의 부분이 길어진다. 마찬가지로, 제1 회수구(31)로부터 토출구 열(16)의 단부까지의 제1 공통 회수 유로(18)의 부분이 길어진다. 따라서, 제1 공통 공급 유로(17) 및 제1 공통 회수 유로(18)의 부분을 통과하는 잉크는 액체 토출용 기판(100)으로부터 열을 수취하기 쉬워진다. 그로 인해, 복수의 토출구(11)로부터 잉크를 동시에 토출할 때에는, 토출구 열(16)의 단부의 온도는 다른 부분보다 높아지는 경향이 있다. 또한, 잉크 토출 동작 시에 각각의 잉크 유로에 발생하는 압력 손실이 커지고, 토출구 열(16)의 단부에서는 압력이 불균일해진다.
그러나, 본 실시예에서는, 전술한 바와 같이, 토출구 열(16)의 양 단부 각각에 제1 공급구(30)가 배치되기 때문에, 토출구 열(16)의 단부 근방의 토출구(11)에 대하여는, 그 근방에 배치되어 있는 제1 공급구(30)로부터 많은 양의 잉크가 공급된다. 이 결과, 복수의 토출구(11)로부터 잉크를 동시에 토출할 때에, 제1 공급구(30)로부터 공급되는 고온의 잉크의 양이 적어지고, 따라서 토출구 열(16)의 단부의 온도 증가를 저감할 수 있다.
구체적으로, 제1 공급구(30) 로부터 공급되는 잉크는, 먼저 도 17b 중의 화살표 B1로 나타낸 바와 같이, 제1 공통 공급 유로(17)로부터 공급 유로(14)로 유동한다. 그 후, 그 잉크는, 화살표 B2로 나타낸 바와 같이, 토출구 열(16)의 단부에 위치하는 압력실(13) 및 회수 유로(15)를 통과하고 나서, 화살표 B3로 나타낸 바와 같이 제1 공통 회수 유로(18)를 통해서 제1 회수구(31)로부터 유출된다.
이렇게, 본 실시예에서는, 토출구 열(16)의 양 단부 각각에 제1 공급구(30)를 배치하기 때문에, 잉크 순환류량 및 압력의 변화를 억제할 수 있고, 기록 헤드 내의 온도 분포를 작게 억제할 수 있다. 따라서, 토출구(11)로부터의 잉크 중의 수분 증발에 의한 잉크 토출 속도 저하, 잉크 색재 농도의 변화, 및 잉크의 토출 특성의 변화를 억제하여, 보다 고정밀도로 고품위 화상을 기록하는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 실시예의 제1 공통 공급 유로(17)와 제1 공통 회수 유로(18)는 도 18b에 도시된 형상을 갖는 것이 바람직하다. 도 18a는 액체 토출용 기판(100)을 그 이면 측에서 본 도면이며, 도 18b는 도 18a의 제1 공통 공급 유로(17)와 제1 공통 회수 유로(18)의 길이 방향 단부를 도시하는 확대도이다. 동일한 토출구 열(16)과 연통하는 제1 공통 공급 유로(17)와 제1 공통 회수 유로(18)의 길이 방향의 양 단부는 도 18b에 도시된 동일한 위치에 제공되어 있다. 또한, 도 18a에 도시된 바와 같이, 서로 인접하도록 병렬로 제공되는 2개의 토출구 열(16)에서, 인접하는 토출구 열(16) 중 한쪽의 제1 공통 공급 유로(17) 및 제1 공통 회수 유로(18)와, 인접하는 토출구 열(16) 중 다른 쪽의 제1 공통 공급 유로(17) 및 제1 공통 회수 유로(18)는 다음과 같은 위치 관계를 갖는다. 즉, 인접하는 토출구 열(16) 중 한쪽과 연통하는 제1 공통 공급 유로(17)와 제1 공통 회수 유로(18)의 길이 방향의 양 단부와, 그 다른 쪽과 연통하는 제1 공통 공급 유로(17)와 제1 공통 회수 유로(18)의 길이 방향의 양 단부는 비스듬히 어긋나 있다.
이러한 형상을 갖는 유로(17, 18)에 의해, 토출구 열(16)의 양 단부에 위치하는 토출구(11)에 잉크를 확실하게 공급하면서, 유로(17, 18)의 단부 각각과 액체 토출용 기판(100)의 단부 사이의 폭을 크게 하여, 액체 토출용 기판(100)의 강도를 확보할 수 있다. 보다 구체적으로는, 도 18a에 도시된 바와 같이, 유로(17)의 우측 단부와 액체 토출용 기판(100)의 우측 단부 사이의 거리를 길게 설정할 수 있고, 유로(18)의 좌측 단부와 액체 토출용 기판(100)의 좌측 단부와 사이의 거리를 길게 설정할 수 있다. 또한, 도 18b에 도시된 바와 같이, 제1 공통 공급 유로(17)와 제1 공통 회수 유로(18)의 길이 방향 양 단부는, 코너가 제거된 형상으로 형상되어 있다. 본 예의 경우에는, 모따기된 형상이 도시되어 있지만, 라운드 형상이 사용될 수 있다. 이러한 형상에 의해, 열에 의해 외력이나 변형이 발생할 때에, 제1 공통 공급 유로(17) 및 제1 공통 회수 유로(18)의 양 단부에 응력이 집중될 가능성을 억제할 수 있어, 크랙 등에 의한 액체 토출용 기판(100)의 파손을 억제할 수 있다.
(제5 실시예)
도 19 및 도 20은, 본 발명의 제5 실시예에 따른 액체 토출 유닛(300)을 도시하는 설명도이며, 전술한 실시예와 동일한 부분에 대해서는 설명을 생략하고 동일한 참조 번호를 부여한다. 도 19는 액체 토출 유닛(300)을 도시하는 분해 사시도이며, 도 20은 액체 토출 유닛(300)을 도시하는 분해 평면도이다.
본 예에서는, 도 19에 도시된 바와 같이, 4개의 토출구 열(16)(16A, 16B, 16C, 16D)에 대하여, 3개의 제1 공통 공급 유로(17)(17A, 17B, 17C)와 2개의 제1 공통 회수 유로(18)(18A, 18B)가 배치된다. 도 20에 도시된 바와 같이, 토출구 열(16A, 16B)의 사이에는, 이들 열(16A, 16B)에 공통인 회수 유로(15)가 배치되어 있고, 회수 유로(15)는 제1 공통 회수 유로(18A)와 연통하고 있다. 또한, 토출구 열(16B, 16C) 사이에는, 이들 열(16B, 16C)에 공통인 공급 유로(14)가 배치되어 있고, 공급 유로(14)는 제1 공통 공급 유로(17A)와 연통하고 있다. 또한, 토출구 열(16C, 16D) 사이에는, 이들 열(16C, 16D)에 공통인 회수 유로(15)가 배치되어 있고, 회수 유로(15)는 제1 공통 회수 유로(18B)와 연통하고 있다. 토출구 열(16A)의 공급 유로(14)는 제1 공통 공급 유로(17A)와 연통하며, 토출구 열(16D)의 공급 유로(14)는 제1 공통 공급 유로(17C)와 연통한다.
이와 같이, 1개의 제1 공통 공급 유로(17B)는 토출구 열(16B, 16C)에 대하여 공통인 공급 유로(14)를 통하여 이들 토출구 열(16B, 16C)의 압력실(13)과 연통하고 있다. 또한, 1개의 제1 공통 회수 유로(18A)는 토출구 열(16A, 16B)에 대하여 공통인 회수 유로(15)를 통하여 이들 토출구 열(16A, 16B)의 압력실(13)과 연통하고 있다. 마찬가지로, 1개의 제1 공통 회수 유로(18B)는 토출구 열(16C, 16D)에 대하여 공통인 회수 유로(15)를 통하여 이들 토출구 열(16C, 16D)의 압력실(13)과 연통하고 있다.
본 실시예에 따르면, 상술한 실시예의 효과 외에, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
즉, 2개의 인접하는 토출구 열이 제1 공통 공급 유로(17) 및 제1 공통 회수 유로(18)를 공유하기 때문에, 잉크 유로 사이의 격벽의 수 및 잉크 유로의 수를 저감시킬 수 있다. 따라서, 토출구 열(16) 사이의 간격을 좁힐 수 있고 잉크 유로의 폭을 크게 하는 것이 가능하게 된다. 이 결과, 각 압력실(13)의 잉크 순환류량의 변화 및 압력의 변화가 더 억제된다. 그 후, 상술한 실시예에 비하여 토출구 열(16)을 더 조밀하게 배치하여, 기판과 기록 헤드의 크기를 작게 할 수 있다. 또한, 토출구 열(16)의 배치 밀도가 동일한 경우에는, 각 압력실(13)의 잉크 순환류량의 변화 및 압력의 변화가 더 억제되고, 또한 제1 공급구(30) 및 제1 회수구(31)의 수를 감소시킬 수 있다. 따라서, 기판의 잉크 유로의 구조를 간소화시킬 수 있다.
(제6 실시예)
도 21 내지 도 23은 본 발명의 제6 실시예에 따른 액체 토출 유닛(300)을 도시하는 설명도이며, 전술한 실시예와 마찬가지의 부분에 대해서는 설명을 생략하고 동일한 참조 번호를 부여한다. 도 21은 액체 토출 유닛(300)을 도시하는 분해 사시도이며, 도 22는 액체 토출 유닛(300)을 도시하는 분해 평면도이다.
본 실시예에서는, 1개의 기판 내에, 상이한 색의 잉크 또는 복수의 종류의 잉크를 토출하기 위해서, 제1 잉크용의 토출구(51)를 갖는 토출구 열과 제2 잉크용의 토출구(61)를 갖는 토출구 열을 형성한다. 제2 유로층(23)에는 제1 잉크용의 제1 공통 공급 유로(52), 제2 잉크용의 제1 공통 공급 유로(62), 제1 잉크용의 제1 공통 회수 유로(53) 및 제2 잉크용의 제1 공통 회수 유로(63)가 제공된다. 제3 유로층(24)에는, 제1 잉크용의 공급구(54), 제2 잉크용의 공급구(64), 제1 잉크용의 회수구(55) 및 제2 잉크용의 회수구(65)가 제공된다. 제4 유로층(25)에는, 제1 잉크용의 제2 공통 공급 유로(56), 제2 잉크용의 제2 공통 공급 유로(66), 제1 잉크용의 제3 공통 회수 유로(57) 및 제2 잉크용의 제3 공통 회수 유로(67)가 제공된다. 제5 유로층(26)에는, 제1 잉크용의 제2 공급구(58), 제2 잉크용의 제2 공급구(68), 제1 잉크용의 제2 회수구(59) 및 제2 잉크용의 제2 회수구(69)가 제공된다. 제6 유로층(27)에는, 제1 잉크용의 제3 공통 공급 유로(70), 제2 잉크용의 제3 공통 공급 유로(80), 제1 잉크용의 제3 공통 회수 유로(71) 및 제2 잉크용의 제3 공통 회수 유로(81)가 제공된다.
제1 및 제2 잉크 각각은, 제1 실시예와 마찬가지로, 제3 공통 공급 유로(70 및 80)로부터 공급되어, 대응하는 압력실(13)을 통과한 후, 제3 공통 회수 유로(71, 81)로부터 유출된다.
제5 실시예와 마찬가지로, 1개의 제1 공통 공급 유로는 2개의 토출구 열의 압력실과 공통으로 연통할 수 있다. 마찬가지로, 1개의 제1 공통 회수 유로는 2개의 토출구 열의 압력실과 공통으로 연통할 수 있다. 또한, 제2 방향에서의 제6 유로층(27)의 폭은 제2 방향에서의 제1 유로층(22)의 폭보다도 크게 설정될 수 있다.
이와 같이, 복수의 색의 잉크 또는 복수의 종류의 잉크를 위한 기록 헤드에서도, 제1 공통 공급 유로 및 제1 공통 회수 유로의 폭을 확장하지 않는 상태에서, 각 압력실의 잉크 순환량의 변화 및 압력의 변화를 억제할 수 있다. 따라서, 토출구로부터의 잉크 중의 수분의 증발에 의한 잉크 토출 속도의 저하 및 잉크 색재 농도의 변화를 억제함으로써 보다 고정밀도로 고품위 화상을 기록할 수 있다.
(유로(52, 53)와 유로(62, 63) 사이의 배치 관계)
제1 잉크용의 제1 공통 공급 유로(52) 및 제1 공통 회수 유로(53)와, 제2 잉크용의 제1 공통 공급 유로(62) 및 제1 공통 회수 유로(63) 사이의 배치 관계를 이하와 같이 설정하는 것이 바람직하다.
즉, 도 23에 도시된 바와 같이, 제1 잉크용의 토출구 열(16)(1)과 제2 잉크용의 토출구 열(16)(2) 사이에서, 제1 공통 회수 유로(53)와 제1 공통 공급 유로(62) 사이의 빔 폭(W4)은 빔 폭(W1)보다 크게 설정된다. 빔 폭(W4)을 크게 설정하면, 잉크의 색이 서로 혼합되지 않도록, 제1 공통 회수 유로(53)와 제1 공통 공급 유로(62) 사이에서의 잉크 누설을 억제할 수 있다. 빔 폭(W3)과 빔 폭(W4)은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 특히, 동일한 잉크를 위한 유로 사이의 빔 폭(W3)을 상이한 잉크를 위한 유로 사이의 빔 폭(W4)보다 작게 설정하는 경우, 잉크의 유동을 위한 유로의 압력 손실이 저감되고, 따라서 잉크 토출 특성이 향상될 수 있다. 이와 같이, 잉크 순환류의 역류가 억제되기 때문에, 제1 공통 공급 유로(17) 내의 압력을 부압으로 유지하면서, 잉크의 색이 서로 혼합되는 것을 억제할 수 있다.
(액체 토출 헤드의 구성예)
도 24a 내지 도 24e는, 본 발명의 액체 토출 헤드로서의 역할을 하는 상이한 잉크젯 기록 헤드를 갖는 구성예를 도시하는 사시도이다.
도 24a의 기록 헤드는 1개의 액체 토출용 기판(100)을 구비하고 있고, 제1 유로 부재(500) 상에 지지 부재(400)와 액체 토출용 기판(100)이 순차적으로 배치된다. 기록 헤드는 소위 시리얼 스캔 방식 잉크젯 기록 장치에 사용된다. 기록 장치는, 화살표 X로 나타낸 주주사 방향으로 기록 헤드를 이동시키면서 토출구로부터 잉크를 토출하는 기록 동작과, 주주사 방향과 교차(본 예에서는, 직교)하는 화살표 Y로 나타낸 부주사 방향으로 기록 매체를 반송하는 동작 을 반복함으로써, 기록 매체 위에 화상을 기록한다. 주주사 방향은, 토출구 열(16)이 연장되는 제1 방향과 교차(본 예에서는, 직교)하는 방향이다.
도 24b 및 도 24c의 기록 헤드는, 복수의 액체 토출용 기판(100)을 지그재그 형상으로 배치한 세장형 라인 헤드이다. 도 24b의 구성에서는, 제1 유로 부재(500)가 복수의 액체 토출용 기판(100)에 대하여 공통으로 배치되어 있다. 도 24c의 구성에서는, 제1 유로 부재(500)가 액체 토출용 기판(100)의 각각에 개별적으로 배치된다. 제1 유로 부재(500)는 제2 유로 부재(600) 위에 배치된다. 이러한 기록 헤드는, 소위 풀라인 방식 잉크젯 기록 장치에 사용된다. 기록 장치는, 토출구 열(16)이 연장되는 제1 방향과 교차(본 예에서는, 직교)하는 화살표 Y 방향으로 나타낸 방향으로 기록 매체를 연속적으로 반송하면서, 정지 위치의 기록 헤드로부터 잉크를 토출함으로써, 기록 매체에 화상을 연속적으로 기록한다.
도 24d 및 도 24e의 기록 헤드는, 액체 토출용 기판(100)이 일렬 형상으로 배치된 세장형 라인 헤드이며, 소위 풀라인 방식 잉크젯 기록 장치에 사용된다. 도 24d의 구성에서는, 제1 유로 부재(500)가 복수의 액체 토출용 기판(100)에 대하여 공통으로 배치되어 있다. 도 24e의 구성에서는, 제1 유로 부재(500)가 액체 토출용 기판(100) 마다 개별적으로 배치된다. 제1 유로 부재(500)는 제2 유로 부재(600) 위에 배치된다. 이러한 기록 헤드의 액체 토출용 기판(100)은 제4 실시예의 형상으로 형성하는 것이 바람직하다.
이러한 다양한 기록 헤드에서, 전술한 바와 같이 잉크 순환류를 발생시킴으로써, 토출구로부터의 잉크 중의 수분 증발에 의한 잉크 토출 속도 저하 및 잉크 색재 농도의 변화를 억제하면서, 고정밀도로 고품위 화상을 기록할 수 있다.
(액체 토출 장치의 구성예)
도 25a 내지 도 25c는, 본 발명의 액체 토출 장치를 채용하는 상이한 잉크젯 기록 장치를 갖는 구성예를 도시하는 도면이다.
도 25a의 잉크젯 기록 장치는, 기록 헤드(43)로서, 도 24a의 구성을 갖는 기록 헤드를 사용하는 시리얼 스캔 방식 기록 장치이다. 섀시(47)는, 미리결정된 강성을 갖는 복수의 판상 금속 부재로 형성되며, 기록 장치의 프레임을 형성한다. 섀시(47)에는, 급송 유닛(41)과, 반송 유닛(42)과, 기록 헤드(43)를 탑재하여 화살표 X로 나타낸 주주사 방향으로 이동 가능한 캐리지(46)가 조립되어 있다. 주주사 방향은 기록 헤드(43)에서의 토출구 열의 연장 방향과 교차(본 예에서는, 직교)하는 방향이다. 급송 유닛(41)은, 시트 형상 기록 매체(도시하지 않음)를 기록 장치 내에 자동으로 급송하고, 반송 유닛(42)은 급송 유닛(41)으로부터 1매씩 급송되는 기록 매체를 화살표 Y로 나타낸 부주사 방향으로 반송한다. 부주사 방향은 주주사 방향에 교차(본 예에서는, 직교)하는 방향이다. 이러한 기록 장치는, 캐리지(46)와 함께 기록 헤드(43)를 주주사 방향으로 이동시키면서 기록 헤드(43)의 토출구로부터 잉크를 토출하는 기록 동작과, 기록 매체를 부주사 방향으로 반송하는 반송 동작을 반복함으로써, 기록 매체 위에 화상을 기록한다. 기록 헤드(43)에 대해서는, 잉크 탱크(도시하지 않음)로부터 잉크가 공급된다.
도 25b의 잉크젯 기록 장치는, 도 24b, 도 24c, 도 24d, 및 도 24e에 기술된 세장형 기록 헤드(120)를 사용하는 풀라인 방식 기록 장치이며, 시트(기록 매체)(201)를 화살표 Y로 나타낸 방향으로 연속적으로 반송하는 반송 기구(202)를 구비하고 있다. 반송 기구(202)로서, 반송 롤러 등을 사용하는 구조를 반송 벨트를 사용하는 본 예 대신에 사용할 수 있다. 본 예에서는, 기록 헤드(120)로서, 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C) 및 블랙(Bk)의 잉크를 토출하는 4개의 기록 헤드(120Y, 120M, 120C, 120B)가 제공된다. 대응하는 잉크가 기록 헤드(120)(120Y, 120M, 120C, 120B)에 공급된다. 화살표 Y로 나타낸 방향으로 시트(201)를 연속적으로 반송하면서 정지 위치의 기록 헤드(120)로부터 잉크를 토출하면, 시트(201)에 컬러 화상을 연속적으로 기록할 수 있다.
도 25c는, 기록 헤드(43, 120)를 위한 잉크 공급계를 도시하는 설명도이다. 제1 잉크 탱크(44) 내의 잉크는, 기록 헤드(43, 120)의 제3 공통 공급 유로(36)에 공급되고 나서, 압력실(13)을 통과한 후, 제3 공통 회수 유로(37)로부터 제2 잉크 탱크(45)에 회수된다. 기록 헤드(43, 120) 내에 잉크 순환류를 발생시키는 방법으로서는, 예를 들어, 제1 잉크 탱크(44)와 제2 잉크 탱크(45) 사이의 수두차를 사용하는 방법이 알려져 있다. 혹은, 제1 잉크 탱크(44)와 제2 잉크 탱크(45)의 내부 압력을 제어함으로써, 제1 잉크 탱크(44)와 제2 잉크 탱크(45) 사이에 압력차를 발생시키는 방법이 알려져 있다. 또한, 펌프 등을 사용하여, 잉크 순환류를 발생시키는 방법이 알려져 있다. 잉크의 공급계 구성 및 잉크 순환류를 발생시키는 방법은 본 예로 한정되지 않고 임의로 설정될 수 있다. 압력실 내에서의 잉크의 순환에 필요한 압력차를 발생시킬 수 있는 차압 발생부를 구성할 수 있는 한, 구성 및 방법은 문제가 되지 않는다.
이러한 기록 장치에서, 기록 헤드에 잉크 순환류를 발생시킴으로써, 토출구로부터의 잉크 중의 수분 증발에 의한 잉크 토출 속도의 저하 및 잉크 색재 농도의 변화를 억제하면서, 고정밀도로 고품위 화상을 기록할 수 있다.
(제1 적용예)
도 26 내지 도 38은, 본 발명을 적용 가능한 제1 적용예를 도시하는 도면이다.
(잉크젯 기록 장치의 설명)
도 26은 액체를 토출하는 본 발명의 액체 토출 장치, 특히 잉크를 토출하여 화상을 기록하는 잉크젯 기록 장치(이하, 기록 장치라고도 칭함)(1000)의 개략적인 구성을 도시한 도면이다. 기록 장치(1000)는, 기록 매체(2)를 반송하는 반송 유닛(1)과, 기록 매체(2)의 반송 방향과 실질적으로 직교하여 배치되는 라인형(페이지 화이드형) 액체 토출 헤드(3)를 구비한다. 그리고, 기록 장치(1000)는, 기록 매체(2)를 연속적으로 또는 간헐적으로 반송하면서 상대 이동하는 기록 매체(2)에 잉크를 토출하여 1 패스로 화상을 연속 기록하는 라인형 기록 장치이다. 액체 토출 헤드(3)는 순환 경로 내의 압력(부압)을 제어하는 부압 제어 유닛(230)과, 부압 제어 유닛(230)과 연통하는 액체 공급 유닛(220)과, 액체 공급 유닛(220)의 잉크 공급구 및 잉크 배출구로서의 역할을 하는 액체 연결부(111)와, 케이싱(380)을 구비하고 있다. 기록 매체(2)는 절단된 시트로 한정되지 않고 연속적인 롤 매체일 수도 있다. 액체 토출 헤드(3)는, 시안(C), 마젠타(M), 옐로우(Y), 및 블랙(K)의 잉크로 풀 컬러 화상을 인쇄할 수 있으며, 액체 토출 헤드(3)에 액체를 공급하는 공급 경로로서의 역할을 하는 액체 공급 부재, 메인 탱크, 및 버퍼 탱크(우술하는 도 27 참조)에 유체 연결된다. 또한, 액체 토출 헤드(3)에는, 액체 토출 헤드(3)에 전력을 공급하고 토출 제어 신호를 전송하는 제어 유닛이 전기적으로 연결된다. 액체 토출 헤드(3) 내에서의 액체 경로 및 전기 신호 경로에 대해서는 후술한다.
기록 장치(1000)는 잉크 등의 액체를 후술하는 탱크와 액체 토출 헤드(3) 사이에서 순환시키는 잉크젯 기록 장치이다. 순환 형태는, 액체 토출 헤드(3)의 하류측의 2개의 순환 펌프(고압용 및 저압용)의 가동에 의해 액체가 순환하는 제1 순환 형태와 액체 토출 헤드(3)의 상류측의 2개의 순환 펌프(고압용 및 저압용)의 가동에 의해 액체가 순환하는 제2 순환 형태를 포함한다. 이하, 이러한 순환의 제1 순환 형태와 제2 순환 형태에 대하여 설명한다.
(제1 순환 형태의 설명)
도 27은, 본 적용예의 기록 장치(1000)에 적용되는 순환 경로의 제1 순환 형태를 도시하는 개략도이다. 액체 토출 헤드(3)는 제1 순환 펌프(고압측)(1001), 제1 순환 펌프(저압측)(1002) 및 버퍼 탱크(1003)에 유체 연결되어 있다. 또한, 도 27에서는, 설명을 단순화하기 위하여, 시안(C), 마젠타(M), 옐로우(Y), 및 블랙(K) 중 1 색의 잉크가 유동하는 경로가 도시되어 있다. 그러나, 실제로는 4 색 순환 경로가 액체 토출 헤드(3) 및 기록 장치 본체에 제공된다.
제1 순환 형태에서는, 메인 탱크(1006) 내의 잉크는, 보충 펌프(1005)에 의해 버퍼 탱크(1003)에 공급된 후, 제2 순환 펌프(1004)에 의해 액체 연결부(111)를 통하여 액체 토출 헤드(3)의 액체 공급 유닛(220)에 공급된다. 그 후, 액체 공급 유닛(220)에 연결된 부압 제어 유닛(230)에 의해 2개의 상이한 부압(고압 및 저압)으로 조정된 잉크는, 고압 및 저압을 갖는 2개의 유로로 나뉘어 순환한다. 액체 토출 헤드(3) 내의 잉크는, 액체 토출 헤드(3)의 하류측에 있는 제1 순환 펌프(고압측)(1001) 및 제1 순환 펌프(저압측)(1002)의 작용에 의해 액체 토출 헤드 내를 순환하고, 액체 연결부(111)를 통하여 액체 토출 헤드(3)로부터 배출되며, 버퍼 탱크(1003)로 복귀한다.
서브 탱크로서의 버퍼 탱크(1003)는, 메인 탱크(1006)와 연결되며, 탱크(1003) 내부를 외부와 연통시키는 대기 연통구(도시하지 않음)를 갖고, 따라서 잉크 내의 기포를 외부에 배출할 수 있다. 버퍼 탱크(1003)와 메인 탱크(1006) 사이에는 보충 펌프(1005)가 제공되어 있다. 보충 펌프(1005)는, 기록 동작 및 흡인 회복 동작에서 액체 토출 헤드(3)의 토출구로부터의 잉크의 토출(배출)에 의해 잉크가 소비된 후에, 잉크를 메인 탱크(1006)로부터 버퍼 탱크(1003)로 전달한다.
2개의 제1 순환 펌프(1001, 1002)는 액체가 버퍼 탱크(1003)에 유동하도록 액체 토출 헤드(3)의 액체 연결부(111)로부터 액체를 인출한다. 제1 순환 펌프로서는, 정량적인 액체 전달 능력을 갖는 용적형 펌프가 바람직하다. 구체적으로는, 튜브 펌프, 기어 펌프, 다이어프램 펌프, 및 시린지 펌프를 예시할 수 있다. 그러나, 예를 들어 일반적인 정 유량 밸브나 일반적인 릴리프 밸브를 펌프의 출구에 배치하여 미리결정된 유량을 확보할 수 있다. 액체 토출 헤드(3)가 구동될 때, 제1 순환 펌프(고압측)(1001) 및 제1 순환 펌프(저압측)(1002)가 동작하여, 잉크가 공통 공급 유로(211) 및 공통 회수 유로(212)를 통해 미리결정된 유량으로 유동한다. 이와 같이 잉크가 유동하기 때문에, 기록 동작 시의 액체 토출 헤드(3)의 온도는 최적 온도로 유지된다. 액체 토출 헤드(3)가 구동될 때의 미리결정된 유량은, 액체 토출 헤드(3) 내의 기록 소자 기판(10) 사이의 온도차가 기록 화질에 영향을 미치지 않는 유량 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 무엇보다, 너무 큰 유량이 설정되면, 액체 토출 유닛(300) 내의 유로의 압력 손실의 영향에 의해 기록 소자 기판(10) 사이의 부압 차가 커지고, 농도 불균일이 발생한다. 따라서, 기록 소자 기판(10) 사이의 온도차와 부압의 차이를 고려하여 유량을 설정하는 것이 바람직하다.
부압 제어 유닛(230)은 제2 순환 펌프(1004)와 액체 토출 유닛(300) 사이의 경로에 제공되어 있다. 부압 제어 유닛(230)은, 단위 면적당의 잉크 토출량의 차이 등에 의해 순환계에서 잉크의 유량이 변화한 경우에도, 부압 제어 유닛(230)보다 하류측(즉, 액체 토출 유닛(300) 측)의 압력을 미리결정된 압력으로 유지하도록 작동한다. 부압 제어 유닛(230)을 구성하는 2개의 부압 제어 기구로서, 부압 제어 유닛(230)의 하류측의 압력을 원하는 설정 압력으로부터 미리결정된 범위 이하 내에서 제어할 수 있는 한 어떠한 기구도 사용할 수 있다. 일례로서, 소위 "감압 레귤레이터"와 같은 기구를 채용할 수 있다. 본 적용예의 순환 유로에서는, 제2 순환 펌프(1004)에 의해, 액체 공급 유닛(220)을 통해 부압 제어 유닛(230)의 상류측을 가압하고 있다. 이러한 구성에 의해, 버퍼 탱크(1003)의 액체 토출 헤드(3)에 대한 수두압의 영향을 억제할 수 있으므로, 기록 장치(1000)의 버퍼 탱크(1003)의 레이아웃의 자유도를 넓힐 수 있다.
제2 순환 펌프(1004)로서는, 액체 토출 헤드(3)가 구동될 때에 사용되는 잉크 순환 유량의 범위 내에서 미리결정된 수두압 이상이 나타날 수 있는한, 터보형 펌프나 용적형 펌프를 사용할 수 있다. 구체적으로, 다이어프램 펌프를 사용할 수 있다. 또한, 예를 들어, 제2 순환 펌프(1004) 대신에, 부압 제어 유닛(230)에 대해 소정 수두 차를 갖도록 배치된 수두 탱크를 사용할 수도 있다.
도 27에 도시한 바와 같이, 부압 제어 유닛(230)은 각각이 상이한 제어 압력을 갖는 2개의 부압 조정 기구를 포함한다. 2개의 부압 조정 기구 중, 상대적으로 고압측(도 27에서 "H"로 기재) 및 상대적으로 저압측(도 27에서 "L"로 기재)은, 액체 공급 유닛(220)을 통해, 액체 토출 유닛(300) 내의 공통 공급 유로(211) 및 공통 회수 유로(212)에 각각 연결되어 있다. 액체 토출 유닛(300)에는, 공통 공급 유로(211), 공통 회수 유로(212), 및 기록 소자 기판과 연통하는 개별 유로(215)(개별 공급 유로(213) 및 개별 회수 유로(214))가 제공된다. 공통 공급 유로(211)에는 부압 제어 기구(H)가 연결되고, 공통 회수 유로(212)에는 부압 제어 기구(L)가 연결되며, 2개의 공통 유로(211, 212) 사이에 차압이 형성된다. 그리고, 개별 유로(215)는 공통 공급 유로(211) 및 공통 회수 유로(212)와 연통하기 때문에, 액체의 일부가 공통 공급 유로(211)로부터 기록 소자 기판(10)의 내부에 형성된 유로를 통해 공통 회수 유로(212)로 유동하는 유동(도 27의 화살표 방향으로 나타낸 유동)이 발생한다.
이렇게 하여, 액체 토출 유닛(300)은 공통 공급 유로(211) 및 공통 회수 유로(212)를 통과하도록 액체를 유동시키면서 액체의 일부가 기록 소자 기판(10)을 통과하는 유동을 갖는다. 따라서, 기록 소자 기판(10)에 의해 발생하는 열을 공통 공급 유로(211) 및 공통 회수 유로(212)를 통해 유동하는 잉크에 의해 기록 소자 기판(10)의 외부로 배출할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 액체 토출 헤드(3)에 의해 화상이 기록될 때에, 액체를 토출하지 않는 토출구나 압력실에서도 잉크의 유동이 발생할 수 있다. 이에 따라, 토출구 내에서 증점된 잉크의 점도를 저하시키는 방식으로 잉크의 증점을 억제할 수 있다. 또한, 증점된 잉크나 잉크 중의 이물질을 공통 회수 유로(212)를 향해 배출할 수 있다. 이 때문에, 본 적용예의 액체 토출 헤드(3)는 고속으로 고화질 화상을 기록할 수 있다.
(제2 순환 형태의 설명)
도 28은, 본 적용예의 기록 장치에 적용되는 순환 경로 중 제1 순환 형태와는 다른 순환 형태인 제2 순환 형태를 도시하는 개략도이다. 제1 순환 형태와의 주된 차이점은, 부압 제어 유닛(230)을 구성하는 2개의 부압 제어 기구가 모두, 부압 제어 유닛(230)보다 상류측의 압력을, 원하는 설정 압력으로부터 미리결정된 범위 내로 제어한다는 점이다. 또한, 제1 순환 형태와의 다른 차이점은, 제2 순환 펌프(1004)가 부압 제어 유닛(230)의 하류측의 압력을 감소시키는 부압원으로서 작용한다는 점이다. 또한, 또 다른 차이점은, 제1 순환 펌프(고압측)(1001) 및 제1 순환 펌프(저압측)(1002)가 액체 토출 헤드(3)의 상류측에 배치되고, 부압 제어 유닛(230)이 액체 토출 헤드(3)의 하류측에 배치되어 있다는 점이다.
제2 순환 형태에서는, 메인 탱크(1006) 내의 잉크는 보충 펌프(1005)에 의해 버퍼 탱크(1003)에 공급된다. 그 후, 잉크는 2개의 유로로 나뉘고, 액체 토출 헤드(3)에 제공된 부압 제어 유닛(230)의 작용에 의해 고압측과 저압측의 2개의 유로에서 순환한다. 고압측과 저압측의 2개의 유로로 분리된 잉크는, 제1 순환 펌프(고압측)(1001) 및 제1 순환 펌프(저압측)(1002)의 작용에 의해, 액체 연결부(111)를 통해 액체 토출 헤드(3)에 공급된다. 그 후, 제1 순환 펌프(고압측)(1001) 및 제1 순환 펌프(저압측)(1002)의 작용에 의해 액체 토출 헤드 내를 순환하는 잉크는 부압 제어 유닛(230)과 액체 연결부(111)를 통해 액체 토출 헤드(3)로부터 배출된다. 배출된 잉크는 제2 순환 펌프(1004)에 의해 버퍼 탱크(1003)에 복귀된다.
제2 순환 형태에서, 부압 제어 유닛(230)은, 단위 면적당의 잉크 토출량의 변화에 의해 유량의 변화가 발생하는 경우에도, 부압 제어 유닛(230)의 상류측(즉, 액체 토출 유닛(300)측)의 압력 변화를 미리결정된 범위 내로 안정시킨다. 본 적용예의 순환 유로에서는, 제2 순환 펌프(1004)에 의해, 액체 공급 유닛(220)을 통해 부압 제어 유닛(230)의 하류측이 가압된다. 이러한 구성에 의하면, 액체 토출 헤드(3)에 대한 버퍼 탱크(1003)의 수두압의 영향을 억제할 수 있으므로, 기록 장치(1000)에 있어서의 버퍼 탱크(1003)의 레이아웃은 많은 옵션을 가질 수 있다. 제2 순환 펌프(1004) 대신에, 예를 들어 부압 제어 유닛(230)에 대하여 미리결정된 수두차를 갖도록 배치되는 수두 탱크가 사용될 수도 있다. 제2 순환 형태에서는, 제1 순환 형태와 마찬가지로, 부압 제어 유닛(230)은 각각 상이한 제어압을 갖는 2개의 부압 제어 기구를 포함한다. 2개의 부압 조정 기구 중, 고압측(도 28에서 "H"로 나타냄) 및 저압측(도 28에서 "L"로 나타냄)은 각각 액체 공급 유닛(220)을 통해 액체 토출 유닛(300) 내의 공통 공급 유로(211) 및 공통 회수 유로(212)에 연결되어 있다. 2개의 부압 조정 기구에 의해 공통 공급 유로(211)의 압력이 공통 회수 유로(212)의 압력보다 높게 설정될 때, 개별 유로(215) 및 기록 소자 기판(10) 내부에 형성된 유로를 통해 공통 공급 유로(211)로부터 공통 회수 유로(212)까지 액체의 유동이 형성된다.
이러한 제2 순환 형태에서는, 액체 토출 유닛(300) 내에는 제1 순환 형태와 동일한 액체 유동이 얻어질 수 있지만, 제1 순환 형태의 이점과는 상이한 2가지 이점이 있다. 첫번째 이점으로서는, 제2 순환 형태에서는, 부압 제어 유닛(230)이 액체 토출 헤드(3)의 하류측에 배치되어 있기 때문에, 부압 제어 유닛(230)에서 발생하는 먼지나 이물질이 액체 토출 헤드(3) 내로 유입될 우려가 적다는 것이다. 두번째 이점으로서는, 제2 순환 형태에서는, 버퍼 탱크(1003)로부터 액체 토출 헤드(3)에 공급되는 액체에 대한 필요 유량의 최대값이 제1 순환 형태의 것보다 작다는 것이다. 그 이유는 다음과 같다.
기록 대기 상태에서의 순환의 경우에, 공통 공급 유로(211)와 공통 회수 유로(212)의 유량의 합계는 유량 A로 설정된다. 유량 A의 값은, 액체 토출 유닛(300) 내의 온도 차이가 원하는 범위 내에 있게 하도록 기록 대기 상태에서의 액체 토출 헤드(3)의 온도를 조절하는데 필요한 최소 유량으로 정의된다. 또한, 액체 토출 유닛(300)의 모든 토출구로부터 잉크를 토출하는 경우(전체 토출 상태)에 얻어지는 토출 유량은 유량 F(각 토출구당 토출량×단위 시간당 토출 주파수×토출구 수)로 정의된다.
도 29는, 제1 순환 형태와 제2 순환 형태 사이에서의 액체 토출 헤드(3)에의 잉크 유입량의 차이를 도시하는 개략도이다. 도 29의 (a) 부분은 제1 순환 형태의 대기 상태를 나타내며, 도 29의 (b) 부분은 제1 순환 형태의 전체 토출 상태를 나타낸다. 도 29의 (c) 내지 (f) 부분은 제2 순환 형태를 도시한다. 여기서, 도 29의 (c) 및 (d) 부분은 유량 F가 유량 A보다 적은 경우를 도시하며, 도 29의 (e) 및 (f) 부분은 유량 F가 유량 A보다 많은 경우를 도시한다. 이와 같이, 대기 상태 및 전체 토출 상태에서의 유량이 도시된다.
각각 정량적인 액체 전달 능력을 갖는 제1 순환 펌프(1001) 및 제1 순환 펌프(1002)가 액체 토출 헤드(3)의 하류측에 배치되어 있는 제1 순환 형태의 경우(도 29의 (a) 및 (b))에는, 제1 순환 펌프(1001) 및 제1 순환 펌프(1002)의 합계 설정 유량은 유량 A가 된다. 유량 A에 의해, 대기 상태에 있는 액체 토출 유닛(300) 내의 온도를 관리할 수 있다. 그리고, 액체 토출 헤드(3)의 전체 토출 상태의 경우에는, 제1 순환 펌프(1001) 및 제1 순환 펌프(1002)의 합계 유량은 유량 A가 된다. 그러나, 액체 토출 헤드(3)에 공급되는 최대 유량은, 액체 토출 헤드(3)의 토출에 의해 발생되는 부압의 작용에 의해 합계 유량의 유량 A에 전체 토출에 의해 소비된 유량 F가 가산되도록 얻어진다. 따라서, 액체 토출 헤드(3)에의 공급량의 최대값은, 유량 F가 유량 A에 가산되기 때문에, {(유량 A) + (유량 F)}의 관계를 만족한다(도 29의 (b) 부분).
한편, 제1 순환 펌프(1001) 및 제1 순환 펌프(1002)가 액체 토출 헤드(3)의 상류측에 배치되는 제2 순환 형태의 경우(도 29의 (c) 및 (d))에는, 기록 대기 상태에 필요한 액체 토출 헤드(3)에의 공급량은 제1 순환 형태와 마찬가지로 유량 A가 된다. 따라서, 제1 순환 펌프(1001) 및 제1 순환 펌프(1002)가 액체 토출 헤드(3)의 상류측에 배치되는 제2 순환 형태에서 유량 F보다 유량 A가 많은 경우(도 29의 (c) 및 (d) 부분)에는, 전체 토출 상태에서도 액체 토출 헤드(3)에의 공급량은 유량 A로 충분하다. 그 때, 액체 토출 헤드(3)의 배출 유량은 {(유량 A)-(유량 F)}의 관계를 만족한다(도 29의 (d) 부분). 그러나, 유량 A보다도 유량 F가 많은 경우(도 29의 (e) 및 (f) 부분)에는, 전체 토출 상태에서 액체 토출 헤드(3)에 공급되는 액체의 유량이 유량 A가 될 때, 유량은 불충분해진다. 그로 인해, 유량 F가 유량 A보다 많은 경우, 액체 토출 헤드(3)에의 공급량은 유량 F로 설정될 필요가 있다. 그 때, 전체 토출 상태에서 액체 토출 헤드(3)에 의해 유량 F가 소비되기 때문에, 액체 토출 헤드(3)로부터 배출되는 액체의 유량은 거의 0이 된다(도 29의 (f) 부분). 또한, 유량 A보다 유량 F가 많을 때에 액체가 토출되지만 전체 토출 상태에서 토출되지 않는 경우에는, 유량 F 중 토출에 의해 소비되는 양만큼 흡인된 액체가 액체 토출 헤드(3)로부터 배출된다. 유량 F로부터 토출에 의해 소비된 양만큼 감소된 액체가 액체 토출 헤드(3)로부터 배출된다. 또한, 유량 A와 유량 F가 서로 동등한 경우, 유량 A(또는 유량 F)는 액체 토출 헤드(3)에 공급되고, 유량 F는 액체 토출 헤드(3)에 의해 소비된다. 이로 인해, 액체 토출 헤드(3)로부터 배출되는 유량은 거이 0이 된다.
이와 같이, 제2 순환 형태의 경우에는, 제1 순환 펌프(1001) 및 제1 순환 펌프(1002)에 대해 설정된 유량의 합계 값, 즉 필요한 공급 유량의 최대값은 유량 A와 유량 F 중 큰 값이 된다. 이로 인해, 동일한 구성을 갖는 액체 토출 유닛(300)을 사용하는 한, 제2 순환 형태에서 필요 공급량의 최대값(유량 A 또는 유량 F)은 제1 순환 형태에서 필요한 공급 유량의 최대값{(유량 A)+(유량 F)}보다 작아진다.
따라서, 제2 순환 형태의 경우, 적용가능한 순환 펌프의 자유도가 높아진다. 예를 들어, 구성이 단순하고 비용이 적은 순환 펌프를 사용하거나, 본체측 경로에 제공되는 냉각기(도시하지 않음)의 부하를 저감할 수 있다. 따라서, 기록 장치의 비용을 저감할 수 있는 이점이 있다. 이러한 이점은, 유량 A 또는 유량 F의 값이 비교적 큰 라인 헤드일수록 커진다. 따라서, 라인 헤드 중에서도 길이 방향의 길이가 긴 라인 헤드가 유리하다.
한편, 제1 순환 형태는 제2 순환 형태보다 유리한 점이 있다. 즉, 제2 순환 형태에서는, 기록 대기 상태에서 액체 토출 유닛(300)을 통해 유동하는 액체의 유량이 최대이기 때문에, 단위 면적당 토출량이 적은 화상(이하, 저 듀티(low-duty) 화상이라고 함)일수록, 토출구에 높은 부압이 인가된다. 이로 인해, 유로 폭이 좁고 부압이 높은 경우, 불균일이 나타나기 쉬운 저 듀티 화상에서 토출구에 높은 부압이 적용된다. 따라서, 잉크의 주적(main droplet)에 따라 토출되는 소위 새틀라이트 액적의 수의 증가에 따라 기록 품위가 저하될 우려가 있다.
한편, 제1 순환 형태의 경우, 단위 면적당 토출량이 많은 화상(이하, 고 듀티 화상이라고도 함)이 형성될 때 토출구에 높은 부압이 적용되기 때문에, 많은 새틀라이트 액적이 발생해도 화상에 대한 새틀라이트 액적의 영향이 작은 이점이 있다. 액체 토출 헤드 및 기록 장치 본체의 사양(토출 유량 F, 최소 순환 유량 A, 및 헤드 내의 유로 저항)을 고려하여 2개의 순환 형태를 선택하는 것이 바람직할 수 있다.
(제3 순환 형태의 설명)
도 48은, 본 실시예의 기록 장치에 사용되는 순환 경로 중 하나인 제3 순환 형태를 도시하는 개략도이다. 제1 및 제2 순환 경로의 것과 동일한 기능 및 구성에 대한 설명은 생략하고 차이점만을 설명한다.
본 순환 경로에서는, 액체 토출 헤드(3)의 중앙부의 2개의 위치와 액체 토출 헤드(3)의 일단부측을 포함하는 3개의 위치로부터 액체 토출 헤드(3) 내에 액체가 공급된다. 공통 공급 유로(211)로부터 각 압력실(23)에 유동하는 액체는 공통 회수 유로(212)에 의해 회수되고, 액체 토출 헤드(3)의 타단부에 있는 회수 개구로부터 외부로 회수된다. 개별 유로(215)는 공통 공급 유로(211) 및 공통 회수 유로(212)와 연통되어 있으며, 개별 유로(215)의 경로 중에 기록 소자 기판(10) 및 그 기록 소자 기판(10) 내에 배치되는 압력실(23)이 제공된다. 따라서, 제1 순환 펌프(1002)로부터 유동하는 액체의 일부는, 공통 공급 유로(211)로부터 기록 소자 기판(10)의 압력실(23)을 통과하여 공통 회수 유로(212)로 유동한다(도 48의 화살표 참조). 이것은, 공통 공급 유로(211)에 연결된 압력 조정 기구(H)와 공통 회수 유로(212)에 연결된 압력 조정 기구(L) 사이에 압력차가 발생하고, 제1 순환 펌프(1002)가 공통 회수 유로(212)에만 연결되어 있기 때문이다.
이와 같이 하여, 액체 토출 유닛(300)에서는, 공통 회수 유로(212)를 통과하는 액체의 유동과, 공통 공급 유로(211)로부터 각 기록 소자 기판(10) 내의 압력실(23)을 통과하여 공통 회수 유로(212)에 유동하는 액체의 유동이 발생한다. 이로 인해, 압력 손실을 억제하면서, 각 기록 소자 기판(10)에 의해 발생하는 열을 공통 공급 유로(211)로부터 공통 회수 유로(212)로의 유동에 의해 기록 소자 기판(10)의 외부로 배출할 수 있다. 또한, 본 순환 경로에 의하면, 상기 제1 및 제2 순환 경로에 비하여 액체 수송 유닛인 펌프의 수를 적게 할 수 있다.
(액체 토출 헤드 구성의 설명)
제1 적용예에 따른 액체 토출 헤드(3)의 구성에 대하여 설명한다. 도 30a 및 도 30b는 본 적용예에 따른 액체 토출 헤드(3)를 도시한 사시도이다. 액체 토출 헤드(3)는, 시안(C), 마젠타(M), 옐로우(Y), 및 블랙(K)의 4색의 잉크를 토출할 수 있는 15개의 기록 소자 기판(310)이 직렬로 배치되는(인라인 배치) 라인형 액체 토출 헤드이다. 도 30a에 도시한 바와 같이, 액체 토출 헤드(3)는, 기록 소자 기판(310)과, 신호 입력 단자(91) 및 전력 공급 단자(92)를 구비한다. 이들 단자(91, 92)는 플렉시블 회로 기판(40) 및 전기 배선 기판(90)을 통해 기록 소자 기판(310)에 전기적으로 연결된다. 신호 입력 단자(91) 및 전력 공급 단자(92)는 기록 장치(1000)의 제어 유닛과 전기적으로 연결되어, 토출 구동 신호 및 토출에 필요한 전력을 기록 소자 기판(310)에 공급한다. 전기 배선 기판(90) 내의 전기 회로에 의해 배선을 통합할 때, 신호 출력 단자(91) 및 전력 공급 단자(92)의 수를 기록 소자 기판(310)의 수에 비해 적게 할 수 있다. 이에 의해, 기록 장치(1000)에 액체 토출 헤드(3)를 조립할 때 또는 액체 토출 헤드를 교환할 때에 분리되는 전기 연결 부품의 수가 적어진다. 도 30b에 도시한 바와 같이, 액체 토출 헤드(3)의 양 단부에 제공된 액체 연결부(111)는 기록 장치(1000)의 액체 공급계에 연결된다. 따라서, 시안(C), 마젠타(M), 옐로우(Y), 및 블랙(K)을 포함하는 4색의 잉크가 기록 장치(1000)의 공급계로부터 액체 토출 헤드(3)에 공급되고, 액체 토출 헤드(3)를 통과하는 잉크가 기록 장치(1000)의 공급계에 의해 회수된다. 이와 같이, 상이한 색의 잉크가 기록 장치(1000)의 경로와 액체 토출 헤드(3)의 경로를 통해 순환할 수 있다.
도 31은 액체 토출 헤드(3)를 구성하는 부품 또는 유닛을 도시하는 분해 사시도이다. 액체 토출 유닛(300), 액체 공급 유닛(220) 및 전기 배선 기판(90)이 케이싱(380)에 부착되어 있다. 액체 공급 유닛(220)에는 액체 연결부(111)(도 28 참조)가 제공된다. 또한, 공급되는 잉크 내의 이물질을 제거하기 위해서, 액체 공급 유닛(220)의 내부에는 액체 연결부(111)의 개구와 연통되는 다양한 색에 대한 필터(221)(도 27 및 도 28 참조)가 제공되어 있다. 2개의 액체 공급 유닛(220)에는 2개의 색에 대응하는 필터(221)가 각각 제공되어 있다. 도 27에 도시된 바와 같은 제1 순환 형태에서, 필터(221)를 통과한 액체는, 각 색에 대응하여 배치되는 액체 공급 유닛(220) 위에 배치된 부압 제어 유닛(230)에 공급된다. 부압 제어 유닛(230)은 상이한 색에 대응하는 부압 제어 밸브를 포함하는 유닛이다. 내부에 제공된 스프링 부재 또는 밸브의 기능에 의해, 액체의 유량의 변화에 의해 발생하는 기록 장치(1000)의 공급계(액체 토출 헤드(3)의 상류측의 공급계) 내부의 압력 손실의 변화가 크게 감소된다. 이에 의해, 부압 제어 유닛(230)은 압력 제어 유닛보다 하류측(액체 토출 유닛(300)측)의 부압 변화를 미리결정된 범위 내로 안정화시킬 수 있다. 도 27에 기술된 바와 같이, 각 색에 대응하는 2개의 부압 제어 밸브는 부압 제어 유닛(230) 내에 내장되어 있다. 2개의 부압 제어 밸브는 상이한 제어 압력으로 각각 설정된다. 여기서, 2개의 부압 제어 밸브의 고압측이 액체 공급 유닛(220)을 통해 액체 토출 유닛(300) 내의 공통 공급 유로(211)(도 27 참조)와 연통되고, 2개의 부압 제어 밸브의 저압측이 액체 공급 유닛(220)을 통해 공통 회수 유로(212)(도 27 참조)와 연통되어 있다.
케이싱(380)은 액체 토출 유닛 지지부(381) 및 전기 배선 기판 지지부(82)를 포함하고, 액체 토출 유닛(300) 및 전기 배선 기판(90)을 지지하면서 액체 토출 헤드(3)의 강성을 확보하고 있다. 전기 배선 기판 지지부(82)는 전기 배선 기판(90)을 지지하기 위해 사용되며, 액체 토출 유닛 지지부(381)에 나사에 의해 고정되어 있다. 액체 토출 유닛 지지부(381)는 액체 토출 유닛(300)의 휨이나 변형을 교정하여 기록 소자 기판(310)의 상대 위치 정밀도를 확보하기 위해 사용된다. 따라서, 매체에 기록된 화상의 줄무늬 및 얼룩을 억제한다. 그로 인해, 액체 토출 유닛 지지부(381)는 충분한 강성을 갖는 것이 바람직하다. 재료로서는, SUS 또는 알루미늄 같은 금속 또는 알루미나 같은 세라믹이 바람직하다. 액체 토출 유닛 지지부(381)에는 조인트 고무(100)가 삽입되는 개구(83, 84)가 제공되어 있다. 액체 공급 유닛(220)으로부터 공급되는 액체는, 조인트 고무(100)를 통하여 액체 토출 유닛(300)을 구성하는 제3 유로 부재(370)에 유도된다.
액체 토출 유닛(300)은 복수의 토출 모듈(200) 및 유로 부재(210)를 포함하고, 액체 토출 유닛(300)의 기록 매체 부근의 면에는 커버 부재(130)가 부착된다. 여기서, 커버 부재(130)는 도 31에 도시한 바와 같이 세장형 개구(131)가 제공된 사진 프레임 형상 표면을 갖는 부재이며, 개구(131)로부터는 토출 모듈(200)에 포함되는 기록 소자 기판(310) 및 밀봉 부재(110)(후술하는 도 35a 참조)가 노출되어 있다. 개구(131)의 주위 프레임은, 기록 대기 상태에서 액체 토출 헤드(3)를 덮는 캡 부재의 접촉면으로서의 역할을 한다. 이로 인해, 개구(131)의 주위를 따라 접착제, 밀봉재, 및 충전재를 도포하여, 액체 토출 유닛(300)의 토출구면 상의 요철이나 간극을 충전함으로써, 캡핑 상태의 밀폐 공간을 형성하는 것이 바람직하다.
이어서, 액체 토출 유닛(300)에 포함되는 유로 부재(210)의 구성에 대하여 설명한다. 도 31에 도시한 바와 같이, 유로 부재(210)는 제1 유로 부재(50), 제2 유로 부재(60) 및 제3 유로 부재(370)를 적층하여 얻어지며, 액체 공급 유닛(220)으로부터 공급된 액체를 토출 모듈(200)로 분배한다. 또한, 유로 부재(210)는 토출 모듈(200)로부터 재순환하는 액체를 액체 공급 유닛(220)으로 복귀시키는 유로 부재이다. 유로 부재(210)는 액체 토출 유닛 지지부(381)에 나사에 의해 고정되며, 그로 인하여 유로 부재(210)의 휨이나 변형이 억제된다.
도 32의 (a) 내지 (f) 부분은, 제1 내지 제3 유로 부재의 표면과 이면을 도시하는 도면이다. 도 32의 (a) 부분은 제1 유로 부재(50)의, 토출 모듈(200)이 탑재되는 면을 나타내며, 도 32의 (f) 부분은 액체 토출 유닛 지지부(381)가 접촉하는, 제3 유로 부재(370)의 면을 나타낸다. 제1 유로 부재(50)와 제2 유로 부재(60)는 유로 부재(50, 60)의 접촉면에 대응하는 도 32의 (b) 및 (c) 부분에 도시된 부분이 서로 대향하도록 서로 접합된다. 제2 유로 부재(60) 및 제3 유로 부재(370)는 유로 부재(60, 370)의 접촉면에 대응하는 도 32의 (d) 및 (e) 부분에 도시된 부분이 서로 대향하도록 서로 접합된다. 제2 유로 부재(60)와 제3 유로 부재(370)가 서로 접합될 때, 유로 부재의 길이 방향으로 연장하는 8개의 공통 유로(211a, 211b, 211c, 211d, 212a, 212b, 212c, 212d)가 유로 부재의 공통 유로 홈(362 및 371)에 의해 형성된다. 이에 의해, 공통 공급 유로(211)와 공통 회수 유로(212)의 세트가 각 색에 대응하도록 유로 부재(210) 내에 형성된다. 공통 공급 유로(211)로부터 액체 토출 헤드(3)에 잉크가 공급되고, 액체 토출 헤드(3)에 공급된 잉크는 공통 회수 유로(212)에 의해 회수된다. 제3 유로 부재(370)의 연통구(72)(도 32의 (f) 부분 참조)는, 조인트 고무(100)의 대응하는 구멍과 연통되어 있으며, 액체 공급 유닛(220)(도 31 참조)과 유체 연결되어 있다. 제2 유로 부재(60)의 공통 유로 홈(362)의 저면은, 복수의 연통구(361)(공통 공급 유로(211)와 연통되는 연통구(361-1) 및 공통 회수 유로(212)와 연통되는 연통구(361-2))를 구비한다. 이러한 연통구(361)는, 제1 유로 부재(50)의 대응하는 개별 유로 홈(352)의 일단부와 연통되어 있다. 제1 유로 부재(50)의 개별 유로 홈(352)의 타단부는, 연통구(351)를 구비하며, 연통구(351)를 통하여 토출 모듈(200)과 유체 연결되어 있다. 개별 유로 홈(352)에 의해, 유로 부재의 중앙측에 유로가 조밀하게 제공될 수 있다.
제1 내지 제3 유로 부재는, 액체에 대하여 내부식성을 가지며, 선팽창률이 낮은 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 재료로서는, 예를 들어, 알루미나, LCP(액정 중합체), PPS(폴리페닐 술피드), PSF(폴리술폰), 또는 변성 PPE(폴리페닐렌에테르) 같은 모재에 미세 실리카 입자 또는 섬유 등의 무기 필러를 첨가하여 얻은 복합 재료(수지)를 적합하게 사용할 수 있다. 유로 부재(210)를 형성하는 방법으로서, 3개의 유로 부재를 적층하여 서로 접합할 수 있다. 수지 복합 재료가 재료로서 선택될 때, 용접을 이용하는 접합 방법을 사용할 수 있다.
도 33은, 도 32의 (a) 부분의 α 부분을 나타내며, 토출 모듈(200)이 탑재되는, 제1 유로 부재(50)의 면으로부터 본, 제1 내지 제3 유로 부재를 서로 접합하여 형성한 유로 부재(210) 내의 유로를 도시하는 부분 확대 사시도이다. 공통 공급 유로(211)와 공통 회수 유로(212)는, 양 단부의 유로로부터 공통 공급 유로(211)와 공통 회수 유로(212)가 교대로 배치되도록 형성되어 있다. 여기서, 유로 부재(210) 내의 각 유로 사이의 연결 관계를 설명한다.
유로 부재(210)에는, 액체 토출 헤드(3)의 길이 방향으로 연장되는 공통 공급 유로(211)(211a, 211b, 211c, 211d) 및 공통 회수 유로(212)(212a, 212b, 212c, 212d)가 각 색마다 제공되어 있다. 개별 유로 홈(352)에 의해 형성되는 개별 공급 유로(213)(213a, 213b, 213c, 213d)가 연통구(361)를 통해 각 색의 공통 공급 유로(211)에 연결되어 있다. 또한, 개별 유로 홈(352)에 의해 형성되는 개별 회수 유로(214)(214a, 214b, 214c, 214d)가 연통구(361)를 통해 각 색의 공통 회수 유로(212)에 연결되어 있다. 이러한 유로 구성에 의해, 공통 공급 유로(211)로부터 개별 공급 유로(213)를 통해 유로 부재의 중앙부에 위치하는 기록 소자 기판(310)에 잉크를 집중적으로 공급할 수 있다. 또한, 기록 소자 기판(310)으로부터 개별 회수 유로(214)를 통하여 공통 회수 유로(212)에 잉크를 회수할 수 있다.
도 34는 도 33의 XXXIV-XXXIV 선을 따라 취한 단면도이다. 개별 회수 유로(214a, 214c)는 연통구(351)를 통해 토출 모듈(200)과 연통되어 있다. 도 34에서는, 개별 회수 유로(214a, 214c)만 도시하고 있지만, 다른 단면에서는 도 33에 도시하는 바와 같이 개별 공급 유로(213)와 토출 모듈(200)이 서로 연통되어 있다. 각 토출 모듈(200)에 포함되는 지지 부재(330) 및 기록 소자 기판(310)에는, 제1 유로 부재(50)로부터의 잉크를 기록 소자 기판(310)에 제공되는 기록 소자(315)에 공급하는 유로가 제공되어 있다. 또한, 지지 부재(330) 및 기록 소자 기판(310)에는, 기록 소자(315)에 공급된 액체의 일부 또는 전부를 제1 유로 부재(50)에 회수(재순환)하기 위한 유로가 제공되어 있다.
여기서, 각 색의 공통 공급 유로(211)는 대응하는 색의 부압 제어 유닛(230)(고압측)과 액체 공급 유닛(220)을 통해 연결되어 있고, 공통 회수 유로(212)는 부압 제어 유닛(230)(저압측)과 액체 공급 유닛(220)을 통해 연결되어 있다. 부압 제어 유닛(230)에 의해, 공통 공급 유로(211)와 공통 회수 유로(212) 사이에 차압(압력차)이 발생한다. 이로 인해, 도 33 및 도 34에 도시한 바와 같이, 서로 연결된 유로를 갖는 본 적용예의 액체 토출 헤드 내에서는, 공통 공급 유로(211), 개별 공급 유로(213), 기록 소자 기판(310), 개별 회수 유로(214), 및 공통 회수 유로(212)의 순으로 각 색의 액체 유동이 발생한다.
(토출 모듈의 설명)
도 35a는 1개의 토출 모듈(200)을 도시하는 사시도이며, 도 35b는 그 분해도이다. 토출 모듈(200)의 제조 방법으로는, 먼저 기록 소자 기판(310) 및 플렉시블 회로 기판(40)을 액체 연통구(31)가 제공된 지지 부재(330) 위에 접착한다. 그 후, 기록 소자 기판(310) 위의 단자(316)와 플렉시블 회로 기판(40) 위의 단자(341)를 와이어 본딩에 의해 서로 전기적으로 연결하고, 와이어 본딩부(전기 연결부)를 밀봉 부재(110)에 의해 밀봉한다. 플렉시블 회로 기판(40)의 기록 소자 기판(310)과 반대측의 단자(342)는 전기 배선 기판(90)의 연결 단자(93)(도 31 참조)와 전기적으로 연결된다. 지지 부재(330)는 기록 소자 기판(310)을 지지하는 지지체이자 기록 소자 기판(310)과 유로 부재(210)를 서로 유체 연통시키는 유로 부재로서의 역할을 하기 때문에, 지지 부재(330)는 평면도가 높고 충분히 높은 신뢰성을 가지는 한편 기록 소자 기판과 접합되는 것이 바람직하다. 재료로서는, 예를 들어 알루미나 또는 수지가 바람직하다.
(기록 소자 기판의 구조의 설명)
도 36a는 기록 소자 기판(310)의 토출구(313)가 제공되는 면을 도시하는 평면도이며, 도 36b는 도 36a의 A 부분의 확대도이며, 도 36c는 도 36a의 이면을 도시하는 평면도이다. 여기서, 본 적용예의 기록 소자 기판(310)의 구성에 대하여 설명한다. 도 36a에 도시한 바와 같이, 기록 소자 기판(310)의 토출구 형성 부재(312)에는 상이한 색의 잉크에 대응하는 4개의 토출구 열이 제공되어 있다. 또한, 토출구(313)의 토출구 열의 연장 방향을 "토출구 열 방향"이라 칭한다. 도 36b에 도시한 바와 같이, 각 토출구(313)에 대응하는 위치에는 액체를 열 에너지에 의해 토출시키기 위한 토출 에너지 발생 소자로서의 역할을 하는 기록 소자(315)가 배치되어 있다. 격벽(22)에 의해, 기록 소자(315)를 제공하는 압력실(323)이 형성되어 있다. 기록 소자(315)는 기록 소자 기판(310)에 제공되는 전기 배선(도시하지 않음)에 의해 단자(316)와 전기적으로 연결되어 있다. 그리고, 기록 소자(315)는 기록 장치(1000)의 제어 회로로부터 전기 배선 기판(90)(도 31 참조) 및 플렉시블 회로 기판(40)(도 35b 참조)을 통하여 입력되는 펄스 신호에 기초하여 가열되는 액체를 비등시킨다. 액체는 비등에 의해 발생하는 발포력에 의해 토출구(313)로부터 토출된다. 도 36b에 도시한 바와 같이, 각 토출구 열을 따라 한쪽에는 액체 공급 경로(318)가 연장되고, 토출구 열을 따라 다른 쪽에는 액체 회수 경로(319)가 연장된다. 액체 공급 경로(318) 및 액체 회수 경로(319)는 기록 소자 기판(310)에 제공된 토출구 열 방향으로 연장되는 유로이며, 공급구(317a) 및 회수구(317b)를 통하여 토출구(313)와 연통되어 있다.
도 36c에 도시한 바와 같이, 기록 소자 기판(310)의, 토출구(313)가 제공되는 면의 이면에는 시트 형상 커버 플레이트(덮개 부재)(20)가 적층되어 있으며, 커버 플레이트(20)에는 액체 공급 경로(318) 및 액체 회수 경로(319)와 연통하는 복수의 개구(20A)가 형성되어 있다. 본 적용예에서는, 커버 플레이트(20)에는 각 액체 공급 경로(318)에 대해 3개의 개구(20A) 및 각 액체 회수 경로(319)에 대해 2개의 개구(20A)가 제공되어 있다. 도 36b에 도시하는 바와 같이, 커버 플레이트(20)의 개구(20A)는 도 32의 (a) 부분에 나타낸 연통구(351)와 연통되어 있다. 커버 플레이트(20)는 액체에 대하여 충분한 내식성을 갖는 것이 바람직하다. 혼색을 방지하는 관점에서, 개구(20A)의 개구 형상 및 개구 위치는 고정밀도를 가질 필요가 있다. 이 때문에, 커버 플레이트(20)의 재료로서, 감광성 수지 재료 또는 실리콘판을 이용하여, 포토리소그래피를 통해 개구(20A)를 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 커버 플레이트(20)는 개구(20A)에 의해 유로의 피치를 변경한다. 여기서, 압력 손실을 고려하면 두께가 얇은 필름 형상 부재로 커버 플레이트(20)를 형성하는 것이 바람직하다.
도 37은, 도 36a의 XXXVII-XXXVII 선을 따라 취했을 때의 기록 소자 기판(310) 및 커버 플레이트(20)의 단면을 도시하는 사시도이다. 여기서, 기록 소자 기판(310) 내에서의 액체의 유동에 대하여 설명한다. 커버 플레이트(20)는 기록 소자 기판(310)의 기판(311)에 형성되는 액체 공급 경로(318) 및 액체 회수 경로(319)의 벽의 일부를 형성하는 덮개로서의 역할을 한다. 기록 소자 기판(310)은 Si로 형성되는 기판(311)과 감광성 수지로 형성되는 토출구 형성 부재(312)를 적층함으로써 형성되며, 커버 플레이트(20)는 기판(311)의 이면에 접합된다. 기판(311)의 한쪽 면에는 기록 소자(315)가 제공되어 있으며(도 36b 참조), 그 이면에는 토출구 열을 따라 연장되는 액체 공급 경로(318) 및 액체 회수 경로(319)를 형성하는 홈이 제공되어 있다. 기판(311)과 커버 플레이트(20)에 의해 형성되는 액체 공급 경로(318) 및 액체 회수 경로(319)는 각각의 유로 부재(210) 내의 공통 공급 유로(211)와 공통 회수 유로(212)와 각각 연결되어 있고, 액체 공급 경로(318)와 액체 회수 경로(319) 사이에는 차압이 발생하고 있다. 토출구(313)로부터 액체를 토출하여 화상을 기록할 때에, 액체를 토출하지 않는 토출구에서, 기판(311) 내에 제공된 액체 공급 경로(318) 내의 액체는 차압에 의해 공급구(317a), 압력실(323), 및 회수구(317b)를 통해 액체 회수 경로(319)를 향해 유동한다(도 37의 화살표 C 참조). 이 유동에 의해, 토출 동작을 수반하지 않은 토출구(313) 또는 압력실(323)에 있어서, 토출구(313)로부터의 증발에 의해 발생하는 증점 잉크, 기포 및 이물질을 액체 회수 경로(319)에 회수할 수 있다. 또한, 토출구(313)나 압력실(323)의 잉크의 증점을 억제할 수 있다. 액체 회수 경로(319)에 회수된 액체는, 커버 플레이트(20)의 개구(20A) 및 지지 부재(330)의 액체 연통구(31)(도 35b 참조)를 통해, 유로 부재(210) 내의 연통구(351), 개별 회수 유로(214), 및 공통 회수 유로(212)의 순서대로 회수된다. 그 후, 액체는 기록 장치(1000)의 회수 경로에 회수된다. 즉, 기록 장치 본체로부터 액체 토출 헤드(3)에 공급되는 액체는 하기의 순서로 유동하여 공급 및 회수된다.
액체는, 먼저 액체 공급 유닛(220)의 액체 연결부(111)로부터 액체 토출 헤드(3)의 내부로 유동한다. 그리고, 액체는 조인트 고무(100), 제3 유로 부재에 제공된 연통구(72) 및 공통 유로 홈(371), 제2 유로 부재에 제공된 공통 유로 홈(362) 및 연통구(361), 및 제1 유로 부재에 제공된 개별 유로 홈(353) 및 연통구(351)를 통해 순차적으로 공급된다. 그 후, 액체는 지지 부재(330)에 제공된 액체 연통구(31), 커버 플레이트(20)에 제공된 개구(20A), 및 기판(311)에 제공된 액체 공급 경로(318) 및 공급구(317a)를 순차적으로 통과하면서 압력실(23)에 공급된다. 압력실(23)에 공급된 액체 중, 토출구(313)로부터 토출되지 않은 액체는, 기판(311)에 제공된 회수구(317b) 및 액체 회수 경로(319), 커버 플레이트(20)에 제공된 개구(20A), 및 지지 부재(330)에 제공된 액체 연통구(31)를 통해 순차적으로 유동한다. 그 후, 액체는, 제1 유로 부재에 제공된 연통구(351) 및 개별 유로 홈(352), 제2 유로 부재에 제공된 연통구(361) 및 공통 유로 홈(362), 제3 유로 부재(370)에 제공된 공통 유로 홈(371) 및 연통구(72), 및 조인트 고무(100)의 구멍을 통해 순차적으로 유동한다. 그리고, 액체는, 액체 공급 유닛(220)에 제공된 액체 연결부(111)로부터 액체 토출 헤드(3)의 외부로 유동한다.
도 27에 도시된 제1 순환 형태에 있어서는, 액체 연결부(111)로부터 유입된 액체는 부압 제어 유닛(230)을 통해 조인트 고무(100)의 구멍에 공급된다. 또한, 도 28에 도시한 제2 순환 형태에 있어서는, 압력실(323)로부터 회수된 액체는, 조인트 고무(100)의 구멍을 통과하고, 부압 제어 유닛(230)을 통하여 액체 연결부(111)로부터 액체 토출 헤드의 외부로 유동한다. 액체 토출 유닛(300)의 공통 공급 유로(211)의 일단부로부터 유입된 모든 액체가, 개별 공급 유로(213a)를 통해 압력실(323)에 공급되는 것은 아니다. 즉, 공통 공급 유로(211)의 일단부로부터 유입된 액체는, 개별 공급 유로(213a)에 유입하지 않고, 공통 공급 유로(211)의 타단부로부터 액체 공급 유닛(220)에 유동할 수 있다. 이와 같이, 액체가 기록 소자 기판(310)을 통과하지 않고 유동하도록 경로가 제공되기 때문에, 본 적용예에서와 같은 유동 저항이 큰 작은 유로를 구비하는 기록 소자 기판(310)에서도, 액체의 순환류의 역류를 억제할 수 있다. 이와 같이, 본 적용예의 액체 토출 헤드(3)에서는 토출구 및 압력실(23) 근방의 액체의 증점이 억제될 수 있기 때문에, 액체의 지체 또는 불토출을 억제할 수 있다. 결과적으로, 고품질 화상을 기록할 수 있다.
(기록 소자 기판간의 위치 관계의 설명)
도 38은, 2개의 인접하는 토출 모듈에 있어서의, 기록 소자 기판의 인접부를 도시하는 부분 확대 평면도이다. 본 적용예에서는, 실질적으로 평행사변형의 기록 소자 기판을 이용하고 있다. 각 기록 소자 기판(310)에 배치되는 토출구(313)를 갖는 토출구 열(14a 내지 14d)은, 액체 토출 헤드(3)의 길이 방향에 대하여 미리결정된 각도를 갖는 상태로 기울어지게 배치되어 있다. 그리고, 기록 소자 기판(310) 사이의 인접부에 있어서의 토출구 열은, 하나 이상의 토출구가 기록 매체 반송 방향으로 겹치도록 형성되어 있다. 도 38에서는, 선 D 상의 2개의 토출구가 서로 겹쳐있다. 이러한 배치에 의해, 기록 소자 기판(310)의 위치가 미리결정된 위치로부터 다소 어긋난 경우에도, 겹치는 토출구의 구동 제어에 의해, 기록 화상의 검은 줄무늬 또는 누락을 거의 눈에 띄지 않게 할 수 있다. 기록 소자 기판(310)을 지그재그 형상 대신에 직선형 형상(인라인 형상)으로 배치하는 경우에도, 도 38에 도시된 구성에 의해 기록 매체 반송 방향의 액체 토출 헤드(3)의 길이 증대를 억제하면서, 기록 소자 기판(10) 사이의 연결부의 검은색 줄무늬 또는 누락을 처리할 수 있다. 또한, 본 적용예에서는, 기록 소자 기판의 주 평면은 평행사변형을 갖지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 직사각형, 사다리꼴, 및 기타 형상을 갖는 기록 소자 기판을 이용하는 경우에도, 본 발명의 구성을 바람직하게 사용할 수 있다.
(액체 토출 헤드 구성의 변형예 설명)
도 47 및 도 49 내지 도 51에 도시된 액체 토출 헤드의 구성의 변형예를 설명한다. 상술한 예의 것과 동일한 구성 및 기능에 대한 설명은 생략하고, 차이점만을 주로 설명한다.
본 변형예에서는, 도 47, 도 49a, 및 도 49b에 도시하는 바와 같이, 액체 토출 헤드(3)와 외부 사이의 액체의 연결부(111)는 액체 토출 헤드의 길이 방향의 일단부측에 집중적으로 배치된다. 액체 토출 헤드(3)의 타단부측에는 부압 제어 유닛(230)이 집중적으로 배치된다(도 50). 액체 토출 헤드(3)에 포함되는 액체 공급 유닛(220)은 액체 토출 헤드(3)의 길이에 대응한 세장형 유닛으로서 구성되며, 공급되는 4개 색의 액체에 각각 대응하는 유로 및 필터(221)를 구비한다. 도 50에 도시한 바와 같이, 액체 토출 유닛 지지부(81)에 제공되는 개구(83) 내지 개구(86)의 위치도 액체 토출 헤드(3)의 것과는 상이한 위치에 위치된다.
도 51은 유로 부재(50, 60, 70)의 적층 상태를 나타낸다. 유로 부재(50, 60, 70) 중 최상층인 유로 부재(50)의 상면에 기록 소자 기판(10)이 직선상으로 배치된다. 각 기록 소자 기판(10)의 이면측에 위치되는 덮개 부재(20)의 개구(20A)(도 36c)와 연통되는 유로로서, 각 색의 액체마다 2개의 개별 공급 유로(213) 및 1개의 개별 회수 유로(214)가 제공된다. 따라서, 기록 소자 기판(10)의 이면에 제공되는 덮개 부재(20)에 형성되는 개구(21)로서, 각 색의 액체마다 2개의 공급 개구(20A)와 1개의 회수 개구(20A)가 제공된다. 도 51에 도시된 바와 같이, 액체 토출 헤드(3)의 길이 방향을 따라 연장되는 공통 공급 유로(211)와 공통 회수 유로(212)가 교대로 배치된다.
(제2 적용예)
이하, 본 발명의 제2 적용예에 따른 잉크젯 기록 장치(2000)와 액체 토출 헤드(2003)의 구성을 도면을 참고하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서는, 제1 적용예와의 차이점만을 설명하고, 제1 적용예의 것과 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략한다.
(잉크젯 기록 장치의 설명)
도 46은 액체를 토출하기 위해 사용되는 적용예에 따른 잉크젯 기록 장치(2000)를 도시하는 도면이다. 본 적용예의 기록 장치(2000)는 시안(C), 마젠타(M), 옐로우(Y), 및 블랙(K)의 잉크에 각각 대응하는 4개의 단색 액체 토출 헤드(2003)를 병렬로 배치하는 구성에 의해 기록 매체에 풀컬러 화사을 기록하는 제1 적용예와 상이하다. 제1 적용예에 있어서, 1색당 사용할 수 있는 토출구 열의 수는 1이다. 그러나, 본 적용예에서, 1색당 사용할 수 있는 토출구 열의 수는 20이다. 이로 인해, 기록 데이터를 복수의 토출구 열에 적절히 할당하여 화상을 기록할 때, 화상을 보다 고속으로 기록할 수 있다. 또한, 액체를 토출하지 않는 토출구가 있는 경우에도, 기록 매체 반송 방향으로 불토출 개구에 대응하는 위치에 위치되는 다른 배열의 토출 개구로부터 액체를 상보적으로 토출한다. 신뢰성이 향상되고 따라서 상업 화상을 적절하게 기록할 수 있다. 제1 적용예와 마찬가지로, 기록 장치(2000)의 공급계, 버퍼 탱크(1003)(도 27 및 도 28 참조) 및 메인 탱크(1006)(도 27 및 도 28 참조)가 액체 토출 헤드(2003)에 유체 연결된다. 또한, 액체 토출 헤드(2003)에는, 액체 토출 헤드(2003)에 전력 및 토출 제어 신호를 전송하는 전기 제어 유닛이 전기적으로 연결되어 있다.
(순환 경로의 설명)
제1 적용예와 마찬가지로, 기록 장치(2000)와 액체 토출 헤드(2003) 사이의 액체 순환 구성으로서, 도 27 또는 도 28에 도시된 제1 및 제2 순환 형태를 사용할 수 있다.
(액체 토출 헤드 구조의 설명)
도 39a 및 도 39b는 본 적용예에 따른 액체 토출 헤드(2003)를 도시한 사시도이다. 여기서, 본 적용예에 따른 액체 토출 헤드(2003)의 구조를 설명한다. 액체 토출 헤드(2003)는, 액체 토출 헤드(2003)의 길이 방향으로 직선적으로 배열되는 16개의 기록 소자 기판(2010)을 구비하고, 한 종류의 액체에 의해 화상을 기록할 수 있는 잉크젯 라인형 기록 헤드이다. 액체 토출 헤드(2003)는, 제1 적용예와 마찬가지로, 액체 연결부(111), 신호 입력 단자(91) 및 전력 공급 단자(92)를 구비한다. 그러나, 본 적용예의 액체 토출 헤드(2003)는 제1 적용예와 비교하여 많은 토출구 열을 포함하기 때문에, 신호 입력 단자(91) 및 전력 공급 단자(92)는 액체 토출 헤드(2003)의 양측에 배치된다. 이는, 기록 소자 기판(2010)에 제공되는 배선부에서 발생하는 신호의 전압 저하 또는 신호 전송의 지연을 감소시킬 필요가 있기 때문이다.
도 40은, 액체 토출 헤드(2003), 및 그 기능에 따른 액체 토출 헤드(2003)를 구성하는 부품 또는 유닛을 도시하는 사시 분해도이다. 액체 토출 헤드 내의 유닛 및 부재 각각의 기능 또는 액체 유동 순서는 제1 적용예의 것과 기본적으로 마찬가지이지만, 액체 토출 헤드의 강성을 담보하는 기능은 상이하다. 제1 적용예에서는, 주로 액체 토출 유닛 지지부(381)에 의해 액체 토출 헤드의 강성을 담보하고 있지만, 제2 적용예의 액체 토출 헤드(2003)에서는, 액체 토출 유닛(2300)에 포함되는 제2 유로 부재(2060)에 의해 액체 토출 헤드(2003)의 강성을 담보하고 있다. 본 적용예의 액체 토출 유닛 지지부(381)는 제2 유로 부재(2060)의 양 단부에 연결되어 있으며, 이 액체 토출 유닛(2300)은 기록 장치(2000)의 캐리지와 기계적으로 연결되어 액체 토출 헤드(2003)를 위치결정시킨다. 부압 제어 유닛(2230)을 구비하는 액체 공급 유닛(2220)과 전기 배선 기판(90)은 액체 토출 유닛 지지부(381)에 연결된다. 2개의 액체 공급 유닛(2220) 각각은 내부에 내장된 필터(도시하지 않음)를 포함한다.
2개의 부압 제어 유닛(2230)은 압력을 상이하게(상대적으로 높고 낮은 부압) 제어하도록 설정되어 있다. 또한, 도 39a, 도 39b 및 도 40에서와 같이, 액체 토출 헤드(2003)의 양 단부에 고압측과 저압측의 부압 제어 유닛(2230)을 제공하는 경우, 액체 토출 헤드(2003)의 길이 방향으로 연장되는 공통 공급 유로와 공통 회수 유로에 있어서의 액체의 유동이 서로 대향한다. 이러한 구성에서는, 공통 공급 유로와 공통 회수 유로 사이의 열 교환이 촉진되고, 따라서 2개의 공통 유로 내에 있어서의 온도 차이가 감소된다. 이에 의해, 공통 유로를 따라 제공되는 기록 소자 기판(2010)의 온도 차이가 감소된다. 결과적으로, 온도 차이에 의한 기록 불균일이 발생하기 어려워진다는 이점이 있다.
이어서, 액체 토출 유닛(2300)의 유로 부재(2210)의 상세한 구성에 대해 설명한다. 도 40에 도시한 바와 같이, 유로 부재(2210)는 제1 유로 부재(2050)와 제2 유로 부재(2060)를 적층하여 얻어지며 액체 공급 유닛(2220)으로부터 공급된 액체를 토출 모듈(2200)에 분배한다. 유로 부재(2210)는 토출 모듈(2200)로부터 순환되는 액체를 액체 공급 유닛(2220)에 복귀시키는 유로 부재로서의 역할을 한다. 유로 부재(2210)의 제2 유로 부재(2060)는 내부에 형성된 공통 공급 유로 및 공통 회수 유로를 가지며 액체 토출 헤드(2003)의 강성을 향상시키는 유로 부재이다. 이로 인해, 제2 유로 부재(2060)의 재료는 액체에 대한 충분한 내식성 및 높은 기계적인 강도를 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로는, SUS, Ti, 및 알루미나를 사용할 수 있다.
도 41의 (a) 부분은, 토출 모듈(2200)이 탑재되는, 제1 유로 부재(2050)의 면을 도시한 도면이며, 도 41의 (b) 부분은, 그 이면과 제2 유로 부재(2060)와 접촉하는 면을 도시하는 도면이다. 제1 적용예와는 달리, 본 적용예의 제1 유로 부재(2050)는 토출 모듈(2200)에 대응하는 복수의 부재가 인접하게 배치되는 구성을 갖는다. 이러한 분할된 구조를 채용함으로써, 복수의 모듈이 액체 토출 헤드(2003)의 길이에 대응하도록 배치될 수 있다. 따라서, 이러한 구조는 예를 들어 특히 B2 이상의 크기를 갖는 시트에 대응하는 비교적 긴 액체 토출 헤드에서 적절하게 사용될 수 있다. 도 41의 (a) 부분에 도시한 바와 같이, 제1 유로 부재(2050)의 연통구(351)는 토출 모듈(2200)과 유체 연통한다. 도 41의 (b) 부분에 도시된 바와 같이, 제1 유로 부재(2050)의 개별 연통구(353)는 제2 유로 부재(2060)의 연통구(361)와 유체 연통한다. 도 41의 (c) 부분은 제2 유로 부재(60)의 제1 유로 부재(2050)에 대한 접촉면을 도시하고, 도 41의 (d) 부분은 두께 방향의 제2 유로 부재(60)의 중앙부의 단면을 도시하며, 도 41의 (e) 부분은 액체 공급 유닛(2220)에 대한 제2 유로 부재(2060)의 접촉면을 도시하는 도면이다. 제2 유로 부재(2060)의 유로 및 연통구의 기능은 제1 적용예의 각 색에 대한 것과 마찬가지이다. 제2 유로 부재(2060)의 공통 유로 홈(371)은, 그 한쪽이 도 42에 도시되는 공통 공급 유로(2211)이며, 그 다른 쪽이 공통 회수 유로(2212)이도록 형성된다. 이들 유로(2211, 2212)는 액체 토출 헤드(2003)의 길이 방향을 따라 각각 제공되어, 액체가 그 일단부로부터 그 타단부에 공급된다. 본 형태는, 공통 공급 유로(2211)와 공통 회수 유로(2212)의 액체 유동 방향이 서로 반대 방향이라는 점에서 제1 적용예와 상이하다.
도 42는 기록 소자 기판(2010)과 유로 부재(2210) 사이의 액체 연결 관계를 도시하는 사시도이다. 유로 부재(2210) 내에는, 액체 토출 헤드(2003)의 길이 방향으로 연장되는 한 쌍의 공통 공급 유로(2211) 및 공통 회수 유로(2212)가 제공되어 있다. 제2 유로 부재(2060)의 연통구(361)는 양 위치가 서로 일치하도록 제1 유로 부재(2050)의 개별 연통구(353)에 연결되어 있다. 그리고, 따라서 제2 유로 부재(2060)의 공통 공급 유로(2211)로부터 연통구(361)를 통해 제1 유로 부재(2050)의 연통구(351)와 연통하는 액체 공급 유로가 형성되어 있다. 마찬가지로, 제2 유로 부재(2060)의 연통구(72)로부터 공통 회수 유로(2212)를 통하여 제1 유로 부재(2050)의 연통구(351)와 연통하는 액체 공급 경로도 형성되어 있다.
도 43은 도 42의 XLIII-XLIII 선을 따라 취한 단면도이다. 공통 공급 유로(2211)는 연통구(361), 개별 연통구(353), 및 연통구(351)를 통해 토출 모듈(2200)에 연결되어 있다. 도 43에는 도시하지 않지만, 도 42의 상이한 단면에 있어서는, 공통 회수 유로(2212)가 동일한 경로에 의해 토출 모듈(2200)에 연결되어 있는 것이 분명하다. 제1 적용예와 마찬가지로, 각 토출 모듈(2200) 및 기록 소자 기판(2010)에는 각 토출구와 연통하는 유로가 제공되어 있고, 따라서 공급된 액체의 일부 또는 전부가 토출 동작을 실행하지 않는 토출구를 통과하면서 순환될 수 있다. 또한, 제1 적용예와 마찬가지로, 공통 공급 유로(2211)는 부압 제어 유닛(2230)(고압측)에 연결되며, 공통 회수 유로(2212)는 부압 제어 유닛(2230(저압측)에 액체 공급 유닛(2220)을 통해 연결되어 있다. 따라서, 그 차압에 의해, 공통 공급 유로(2211)로부터 기록 소자 기판(2010)의 압력실을 통해 공통 회수 유로(2212)에 액체가 유동하도록 유동이 형성된다.
(토출 모듈의 설명)
도 44a는 하나의 토출 모듈(2200)을 도시한 사시도이며, 도 44b는 그 분해도이다. 제1 적용예와의 차이는, 기록 소자 기판(2010)의 토출구 열 방향의 양 변부(기록 소자 기판(2010)의 긴 변부)에 단자(316)가 각각 배치되어 있는 점이다. 이에 따라, 기록 소자 기판(2010)에 전기적으로 연결되는 2개의 플렉시블 회로 기판(40)이 각각의 기록 소자 기판(2010)에 대해 배치되어 있다. 기록 소자 기판(2010)에 제공되는 토출구 열의 수는 20이기 때문에, 토출구 열은 제1 적용예의 8개의 토출구 열보다 많다. 여기서, 단자(316)로부터 기록 소자까지의 최대 거리가 단축되기 때문에, 기록 소자 기판(2010) 내의 배선부에서 발생하는 전압 저하 또는 신호 지연이 저감된다. 또한, 지지 부재(2030)의 액체 연통구(31)는 기록 소자 기판(2010)에 제공된 전체 토출구 열을 따라 개구되어 있다. 다른 구성은 제1 적용예의 구성과 마찬가지이다.
(기록 소자 기판의 구조의 설명)
도 45a는 토출구(313)가 배치되는 기록 소자 기판(2010)의 면을 도시하는 개략도를 나타내며, 도 45c는 도 45a의 면의 이면을 도시하는 개략도를 나타낸다. 도 45b는, 도 45c에 있어서 기록 소자 기판(2010)의 이면에 제공되어 있는 커버 플레이트(2020)를 제거한 경우의 기록 소자 기판(2010)의 면을 도시하는 개략도이다. 도 45b에 도시한 바와 같이, 기록 소자 기판(2010)의 이면에는 토출구 열 방향을 따라, 액체 공급 경로(318)와 액체 회수 경로(319)가 교대로 제공되어 있다. 토출구 열의 수는 제1 적용예의 것보다 많다. 그러나, 제1 적용예와의 기본적인 차이는, 전술한 바와 같이 단자(316)가 기록 소자 기판의 토출구 열 방향의 양 변부에 배치되어 있다는 점이다. 기본적인 구성은, 각 토출구 열마다 한 쌍의 액체 공급 경로(318)와 액체 회수 경로(319)가 제공되어 있고, 커버 플레이트(2020)에 지지 부재(2030)의 액체 연통구(31)와 연통하는 개구(20A)가 제공되어 있다는 점에서 제1 적용예와 마찬가지이다.
또한, 상술한 적용예의 설명은 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 일례로서, 적용예에 있어서, 기포가 발열 소자에 의해 발생되어 액체를 토출하는 서멀 타입을 설명하였다. 그러나, 본 발명은 압전 타입 및 다른 다양한 액체 토출 타입을 채용하는 액체 토출 헤드에도 적용될 수 있다.
적용예에 있어서, 잉크 등의 액체가 탱크와 액체 토출 헤드 사이에서 순환하는 잉크젯 기록 장치(기록 장치)를 설명하였지만, 다른 적용예도 이용될 수 있다. 다른 적용예에서, 예를 들어, 잉크가 순환되지 않고, 잉크가 하나의 탱크로부터 다른 탱크로 유동하도록 2개의 탱크가 액체 토출 헤드의 상류측과 하류측에 제공되는 구성이 채용될 수 있다. 이러한 방식으로, 압력실 내의 잉크가 유동할 수 있다.
적용예에 있어서, 기록 매체의 폭에 대응하는 길이를 갖는 이른바 라인형 헤드를 사용하는 예를 설명하였지만, 본 발명은 기록 매체를 주사하면서 기록 매체에 화상을 기록하는 이른바 시리얼형 액체 토출 헤드에도 적용될 수 있다. 시리얼형 액체 토출 헤드로서, 예를 들어, 액체 토출 헤드에는 검은색 잉크를 토출하는 기록 소자 기판 및 컬러 잉크를 토출하는 기록 소자 기판이 탑재될 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 기록 매체의 폭보다 짧으며, 토출구가 토출구 열 방향으로 서로 겹치도록 배치되는 복수의 기록 소자 기판을 포함하는 액체 토출 헤드가 제공될 수 있으며, 액체 토출 헤드는 기록 매체에 대해 주사될 수 있다.
(제3 적용예)
본 발명의 제3 적용예에 따른 잉크젯 기록 장치(1000) 및 액체 토출 헤드(3)의 구성을 설명한다. 제3 적용예의 액체 토출 헤드는, B2 사이즈의 기록 매체에 1 스캔을 통해 화상이 기록되는 페이지 와이드형이다. 제3 적용예는 제2 적용예와 많은 양태에서 마찬가지이기 때문에, 이하의 설명에서는 제2 적용예와의 차이만을 주로 설명하고, 제2 적용예의 것과 동일한 구성에 대한 설명은 생략한다.
(잉크젯 기록 장치의 설명)
도 52는 본 적용예에 따른 잉크젯 기록 장치를 도시하는 개략도이다. 기록 장치(1000)는 액체 토출 헤드(3)로부터 토출되는 액체에 의해 기록 매체에 화상이 직접적으로 기록되지 않는 구성을 갖는다. 즉, 액체는 먼저 중간 전사 부재(중간 전사 드럼)(1007)에 토출되어 그 위에 화상을 형성하며 화상이 기록 매체(2)에 전사된다. 기록 장치(1000)에서는, 4 색(C, M, Y, K)의 잉크에 각각 대응하는 액체 토출 헤드(3)가 원호 형상으로 중간 전사 드럼(1007)을 따라 배치된다. 따라서, 중간 전사 부재 위에 풀컬러 기록이 행해지고, 기록된 화상은 중간 전사 부재 상에서 적절하게 건조되며, 화상은 시트 반송 롤러(1009)에 의해 전사부(1008)에 반송되는 기록 매체(2)에 전사된다. 제2 적용예의 시트 반송계는 주로 커트 시트를 수평 방향으로 반송하기 위해 사용된다. 그러나, 본 적용예의 시트 반송계는 본체 롤(도시하지 않음)으로부터 공급되는 연속 시트에 적용될 수도 있다. 이러한 드럼 반송 시스템에서, 시트에 미리결정된 장력을 부여하면서 시트가 용이하게 반송되기 때문에, 고속 기록 동작에서도 반송 잼이 거의 발생하지 않는다. 이 때문에, 장치의 신뢰성이 향상되고, 따라서 장치는 상업 인쇄 목적에 적합하다. 제1 및 제2 적용예와 마찬가지로, 기록 장치(1000), 버퍼 탱크(1003), 및 메인 탱크(1006)의 공급계는 각각의 액체 토출 헤드(3)에 유체 연결된다. 또한, 각각의 액체 토출 헤드(3)에는, 액체 토출 헤드(3)에 전력 및 토출 제어 신호를 전송하는 전기 제어 유닛이 전기적으로 연결된다.
(제4 순환 형태의 설명)
제2 적용예와 마찬가지로, 도 27 또는 도 28에 도시되는 제1 및 제2 순환 경로는 액체 토출 헤드(3)와 기록 장치(1000)의 탱크 사이의 액체 순환 경로로서 적용될 수도 있지만, 도 53에 도시된 순환 경로가 바람직하다. 도 28의 제2 순환 경로와의 주된 차이는, 제1 순환 펌프(1001, 1002) 및 제2 순환 펌프(1004)의 유로 각각과 연통하도록 바이패스 밸브(1010)가 추가적으로 제공된다는 점이다. 바이패스 밸브(1010)는 압력이 미리 설정된 압력을 초과하면 밸브를 개방함으로써 바이패스 밸브(1010)의 상류측 압력을 낮추는 기능(제1 기능)을 갖는다. 또한, 바이패스 밸브(1010)는 기록 장치 본체의 제어 기판으로부터의 신호에 의해 임의의 타이밍에 밸브를 개폐하는 기능(제2 기능)을 갖는다.
제1 기능에 의해, 제1 순환 펌프(1001, 1002)의 하류측 또는 제2 순환 펌프(1004)의 상류측에 크거나 작은 압력이 가해지는 것을 억제할 수 있다. 예를 들어, 제1 순환 펌프(1001, 1002)의 기능이 적절하게 동작하지 않는 경우, 액체 토출 헤드(3)에 큰 유량 또는 압력이 가해질 수 있는 경우가 있다. 따라서, 액체 토출 헤드(3)의 토출구로부터 액체가 누설하거나, 액체 토출 헤드(3) 내의 각 접합부가 파괴될 우려가 있다. 그러나, 본 적용예에서와 같이 제1 순환 펌프(1001, 1002)에 바이패스 밸브(1010)가 추가되는 경우, 큰 압력이 발생하는 경우 바이패스 밸브(1010)가 개방된다. 따라서, 각 순환 펌프 상류측에 액체 경로가 개방되기 때문에, 상술한 문제가 억제될 수 있다.
또한, 제2 기능에 의해, 순환 구동 동작이 정지될 때에는, 제1 순환 펌프(1001, 1002) 및 제2 순환 펌프(1004)의 동작이 정지된 후에, 기록 장치 본체의 제어 신호에 기초하여 모든 바이패스 밸브(1010)가 신속하게 개방된다. 따라서, 액체 토출 헤드(3)의 하류부(부압 제어 유닛(230)과 제2 순환 펌프(1004) 사이)의 고 부압(예를 들어, 수 내지 수십 kPa)을 단시간에 해방할 수 있다. 순환 펌프로서 다이어프램 펌프 같은 용적형 펌프를 사용한 경우에는, 통상 펌프 내에 체크 밸브가 내장되어 있다. 그러나, 바이패스 밸브(1010)가 개방될 때, 버퍼 탱크(1003)의 하류부로부터도 액체 토출 헤드(3)의 하류부의 압력이 해방될 수 있다. 상류측으로부터만이라도 액체 토출 헤드(3)의 하류부의 압력을 해제할 수 있지만, 액체 토출 헤드의 상류 유로와 액체 토출 헤드 내의 유로에는 압력 손실이 존재한다. 그로 인해, 압력이 해방되는데 약간의 시간이 소요되기 때문에, 액체 토출 헤드(3) 내의 공통 유로 내의 압력은 일시적으로 과도하게 저하된다. 따라서, 토출구의 메니스커스가 파괴될 우려가 있다. 그러나, 액체 토출 헤드(3)의 하류측의 바이패스 밸브(1010)가 개방될 때 액체 토출 헤드의 하류측 압력의 방출이 촉진되기 때문에, 토출구의 메니스커스의 파괴 위험이 경감된다.
(액체 토출 헤드 구조의 설명)
본 발명의 제3 적용예에 따른 액체 토출 헤드(3)의 구조에 대하여 설명한다. 도 54a는 본 적용예에 따른 액체 토출 헤드(3)를 도시하는 사시도이며, 도 54b는 그 분해 사시도이다. 액체 토출 헤드(3)는 액체 토출 헤드(3)의 길이 방향으로 직선 형상(인라인 형상)으로 배열되는 36개의 기록 소자 기판(10)을 구비하고, 1 색으로 화상을 기록하는 잉크젯 페이지 와이드형 기록 헤드이다. 제2 적용예와 마찬가지로, 액체 토출 헤드(3)는 신호 입력 단자(91) 및 전력 공급 단자(92) 이외에 헤드의 직사각형 측면을 보호하는 실드판(132)을 포함한다.
도 54b는 액체 토출 헤드(3)를 도시하는 분해 사시도이다. 도 54b에서, 액체 토출 헤드(3)를 구성하는 부품 또는 유닛을 그 기능에 따라 분할하여 도시한다(실드판(132)은 도시되지 않음). 유닛 및 부재의 기능과 액체 토출 헤드(3) 내의 액체 순환 순서는 제2 적용예의 것과 마찬가지이다. 제2 적용예와의 주된 차이점은, 분할된 전기 배선 기판(90) 및 부압 제어 유닛(230)이 상이한 위치에 배치되며 제1 유로 부재가 상이한 형상을 갖는다는 것이다. 본 적용예에서와 같이, 예를 들어 B2 사이즈의 기록 매체에 대응한 길이를 갖는 액체 토출 헤드(3)의 경우, 액체 토출 헤드(3)에 의해 소비되는 전력이 크기 때문에 8개의 전기 배선 기판(90)이 제공된다. 4개의 전기 배선 기판(90)은 액체 토출 유닛 지지부(81)에 부착된 세장형 전기 배선 기판 지지부(82)의 양 측면 각각에 부착된다.
도 54a는 액체 토출 유닛(300), 액체 공급 유닛(220) 및 부압 제어 유닛(230)을 구비하는 액체 토출 헤드(3)를 도시하는 측면도이고, 도 54b는 액체의 유동을 도시하는 개략도이며, 도 54c는 도 54a의 LVC-LVC 선을 따라 취한 단면도를 도시하는 사시도이다. 도면의 이해를 쉽게 하기 위하여, 일부의 구성은 단순화하고 있다.
액체 공급 유닛(220) 내에는 액체 연결부(111)와 필터(221)가 제공되며, 부압 제어 유닛(230)이 액체 공급 유닛(220)의 하측에 일체화되어 형성되어 있다. 따라서, 부압 제어 유닛(230)과 기록 소자 기판(10) 사이의 높이 방향의 거리가 제2 적용예에 비해 짧아진다. 이 구성에 의해, 액체 공급 유닛(220) 내의 유로 연결부의 수가 감소된다. 결과적으로, 기록 액체의 누설 방지의 신뢰성이 향상되고 부품 또는 조립 단계의 수가 감소되는 이점이 있다.
또한, 부압 제어 유닛(230)과 액체 토출 헤드(3)의 토출구 형성면 사이의 수두차가 상대적으로 작아지기 때문에, 이러한 구성은 도 52에 도시된 액체 토출 헤드(3)의 경사 각도가 각 액체 토출 헤드마다 상이한 기록 장치에 적합하게 적용될 수 있다. 수두차를 작게 할 수 있기 때문에, 상이한 경사 각도를 갖는 액체 토출 헤드(3)가 사용되어도, 기록 소자 기판의 토출구에 가해지는 부압 차를 저감시킬 수 있다. 또한, 부압 제어 유닛(230)으로부터 기록 소자 기판(10)까지의 거리가 작아지기 때문에, 그 사이의 유동 저항이 작아진다. 따라서, 액체의 유량의 변화에 의해 발생하는 압력 손실의 차이가 작아져서 부압이 더 바람직하게 제어될 수 있다.
도 55b는 액체 토출 헤드(3) 내부의 기록 액체의 유동을 도시하는 개략도이다. 순환 경로는 그 회로의 관점에서 도 53에 도시된 순환 경로와 유사하지만, 도 55b는 실제 액체 토출 헤드(3)의 각 구성부품 내에서의 액체의 유동을 나타내고 있다. 세장형 제2 유로 부재(60) 내에는, 액체 토출 헤드(3)의 길이 방향으로 연장하는 한쌍의 공통 공급 유로(211) 및 공통 회수 유로(212)가 제공되어 있다. 공통 공급 유로(211) 및 공통 회수 유로(212)는 액체가 그 내부에서 대향하는 방향으로 유동하도록 구성되어 있고, 필터(221)가 각각의 유로의 상류측에 제공되어 연결부(111) 등으로부터 침입하는 이물질을 트랩한다. 이와 같이, 액체는 공통 공급 유로(211) 및 공통 회수 유로(212)를 통해 대향하는 방향으로 유동하기 때문에, 액체 토출 헤드(3) 내의 길이 방향에 있어서의 온도 구배가 바람직하게 감소될 수 있다. 도 53의 설명을 단순화하기 위하여, 공통 공급 유로(211)와 공통 회수 유로(212) 내의 유동을 동일한 방향으로 나타내고 있다.
공통 공급 유로(211) 및 공통 회수 유로(212) 각각의 하류측에는 부압 제어 유닛(230)이 연결된다. 또한, 공통 공급 유로(211)의 중간에는 개별 공급 유로(213a)에 연결되도록 분기부가 제공되어 있고, 공통 회수 유로(212)의 중간에는 개별 회수 유로(213b)에 연결되도록 분기부가 제공되어 있다. 개별 공급 유로(213a) 및 개별 회수 유로(213b)는 제1 유로 부재(50) 내에 형성되어 있고, 각각의 개별 유로는 기록 소자 기판(10)의 이면에 제공된 덮개 부재(20)의 개구(10A)(도 36c 참조)와 연통하고 있다.
도 55b의 "H" 및 "L"로 나타낸 부압 제어 유닛(230)은 고압측(H)과 저압측(L)의 유닛이다. 부압 제어 유닛(230)은, 부압 제어 유닛(230)의 상류측 압력을 상대적으로 높은 부압(H) 및 상대적으로 낮은 부압(L)에 의해 제어하는 배압형 압력 조정 기구이다. 공통 공급 유로(211)는 부압 제어 유닛(230)(고압측)에 연결되고, 공통 회수 유로(212)는 부압 제어 유닛(230)(저압측)에 연결되며, 따라서 공통 공급 유로(211)와 공통 회수 유로(212) 사이에는 차압이 발생한다. 그 차압에 의해, 액체가 공통 공급 유로(211)로부터 개별 공급 유로(213a), 기록 소자 기판(10) 내의 토출구(11)(압력실(23)), 및 개별 회수 유로(213b)를 순차적으로 통과하면서 공통 회수 유로(212)로 유동한다.
도 55c는 도 55a의 LVC-LVC 선을 따라 취한 단면도를 도시하는 사시도이다. 본 적용예에서, 각각 토출 모듈(200)은 제1 유로 부재(50), 기록 소자 기판(10), 및 플렉시블 회로 기판(40)을 포함한다. 본 적용예에서는, 제2 적용예에서 설명한 지지 부재(2030)(도 43)가 존재하지 않고, 덮개 부재(20)를 구비하는 기록 소자 기판(10)이 직접 제1 유로 부재(50)에 접합된다. 액체는 제2 유로 부재(60)에 제공되는 공통 공급 유로(211)의 상면에 형성되는 연통구(61)로부터 제1 유로 부재(50)의 하면에 형성되는 개별 연통구(53)를 통해 개별 공급 유로(213a)에 공급된다. 그 후, 액체는, 압력실(23)을 통과하고 개별 회수 유로(213b), 개별 연통구(53), 및 연통구(61)를 통과하여 공통 회수 유로(212)에 회수된다.
여기서, 도 40에 도시된 제2 적용예와는 달리, 제1 유로 부재(50)의 하면(제2 유로 부재(60) 부근의 면)에 형성되어 있는 개별 연통구(53)는 제2 유로 부재(50)의 상면에 형성되는 연통구(61)에 대하여 충분히 크다. 이 구성에 의해, 토출 모듈(200)을 제2 유로 부재(60) 위에 장착할 때에 위치 어긋남이 발생한 경우에도, 제1 유로 부재와 제2 유로 부재가 서로 확실하게 유체 연통한다. 결과적으로, 헤드 제조 공정에서의 수율이 향상되어 비용 절감을 실현할 수 있다.
(다른 실시예)
본 발명은, 잉크 토출용 기판, 잉크젯 기록 헤드 및 잉크젯 기록 장치만으로 한정되지 않고, 다양한 액체를 토출하기 위해 사용되는 액체 토출용 기판,액체 토출 헤드, 및 액체 토출 장치에 광범위하게 적용될 수 있다. 본 발명은, 풀라인 방식 및 시리얼 스캔 방식 등의 다양한 방식의 기록 장치에도 적용 가능하다.
또한, 본 발명은, 잉크를 토출가능한 잉크젯 기록 헤드를 사용하여 화상을 기록하는 잉크젯 기록 장치 외에, 다양한 액체를 토출가능한 액체 토출 헤드를 사용하는 액체 토출 장치에 광범위하게 적용가능하다. 예를 들어, 본 발명은 프린터, 복사기, 통신 시스템을 갖는 팩시밀리, 프린터를 갖는 워드프로세서, 및 다양한 처리 장치와 조합된 산업 기록 장치에 적용가능하다. 또한, 본 발명은 바이오칩 제작이나 전자 회로 인쇄에 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수의 공급 유로, 복수의 회수 유로, 제1 공통 공급 유로, 및 제1 공통 회수 유로가 고정밀도로 형성될 수 있다. 따라서, 복수의 토출구가 조밀하게 배치되는 경우에도, 액체는 토출구에 각각 대응하는 압력실을 통해 순환될 수 있다. 그 결과, 토출구로부터 액체를 토출하는 만족스러운 토출 성능을 유지할 수 있다. 예를 들어, 화상을 기록하기 위해 잉크가 토출구로부터 토출되는 경우에, 토출구로부터의 잉크 중의 수분의 증발에 의한 잉크 토출 속도의 저하를 억제함으로써 고정밀도로 고품위 화상을 기록할 수 있다.
본 발명을 예시적인 실시예를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예로 한정되지 않음을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형 및 동등한 구조와 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.
Claims (15)
- 액체를 토출하는 토출구와, 액체를 토출하기 위해서 이용되는 에너지를 발생시키는 토출 에너지 발생 소자와, 상기 토출 에너지 발생 소자를 내부에 구비하는 압력실을 구비하는 액체 토출용 기판이며,
상기 액체 토출용 기판은, 제1 부분 및 상기 액체 토출용 기판의 두께 방향으로 상기 제1 부분 아래에 배치되어 있는 제2 부분을 포함하고,
상기 제1 부분에는, 제1 방향으로 배열된 복수의 토출구 및 대응하여 배열된 복수의 압력실과, 배열된 상기 압력실의 한쪽과 연통하는 제1 유로 및 배열된 상기 압력실의 다른 쪽과 연통하는 제2 유로와, 상기 제1 유로와 연통하여 상기 압력실에 액체를 공급하는 복수의 공급 유로와, 상기 제2 유로와 연통하여 상기 압력실로부터 액체를 회수하는 복수의 회수 유로가 제공되고, 상기 액체 토출용 기판을 상기 토출구 측으로부터 볼 때, 상기 공급 유로 및 상기 회수 유로는 상기 토출구를 사이에 두고 서로 대향하도록 배치되고,
상기 제2 부분에는, 상기 복수의 공급 유로를 통해 상기 제1 유로와 연통하는 공통 공급 유로와, 상기 복수의 회수 유로를 통해 상기 제2 유로와 연통하는 공통 회수 유로가 제공되고,
상기 공통 공급 유로와 상기 공통 회수 유로는 상기 제1 방향으로 연장하고,
각각의 상기 공급 유로 및 각각의 상기 회수 유로는, 상기 토출 에너지 발생 소자가 제공되는 면과 교차하는 방향으로 연장하며,
상기 공급 유로의 하류측 단부로부터 상기 압력실을 통해서 상기 회수 유로의 상류측 단부에 이르기까지의 단위 길이당의 유로 저항을 R로 나타내고, 상기 토출구로부터 액체가 토출되지 않는 상태에서 상기 압력실을 통해 유동하는 액체의 유량을 Q1로 나타내며, 상기 토출구로부터 액체를 토출할 수 있는 최대 부압을 P로 나타내는 경우에, 상기 공통 공급 유로와 상기 공통 회수 유로 사이의 빔 폭(W)은 W<(2×P)/(Q1×R)의 관계를 만족하는, 액체 토출용 기판. - 액체를 토출하는 토출구와, 액체를 토출하기 위해서 이용되는 에너지를 발생시키는 토출 에너지 발생 소자와, 상기 토출 에너지 발생 소자를 내부에 구비하는 압력실을 구비하는 액체 토출용 기판이며,
상기 액체 토출용 기판은, 제1 부분 및 상기 액체 토출용 기판의 두께 방향으로 상기 제1 부분 아래에 배치되어 있는 제2 부분을 포함하고,
상기 제1 부분에는, 제1 방향으로 배열된 복수의 토출구 및 대응하여 배열된 복수의 압력실과, 배열된 상기 압력실의 한쪽과 연통하는 제1 유로 및 배열된 상기 압력실의 다른 쪽과 연통하는 제2 유로와, 상기 제1 유로와 연통하여 상기 압력실에 액체를 공급하는 복수의 공급 유로와, 상기 제2 유로와 연통하여 상기 압력실로부터 액체를 회수하는 복수의 회수 유로가 제공되고, 상기 액체 토출용 기판을 상기 토출구 측으로부터 볼 때, 상기 공급 유로 및 상기 회수 유로는 상기 토출구를 사이에 두고 서로 대향하도록 배치되고,
상기 제2 부분에는, 상기 복수의 공급 유로를 통해 상기 제1 유로와 연통하는 공통 공급 유로와, 상기 복수의 회수 유로를 통해 상기 제2 유로와 연통하는 공통 회수 유로가 제공되고,
상기 공통 공급 유로와 상기 공통 회수 유로는 상기 제1 방향으로 연장하고,
각각의 상기 공급 유로 및 각각의 상기 회수 유로는, 상기 토출 에너지 발생 소자가 제공되는 면과 교차하는 방향으로 연장하며,
상기 공급 유로의 하류측 단부로부터 상기 압력실을 통해서 상기 회수 유로의 상류측 단부에 이르기까지의 단위 길이당의 유로 저항을 R로 나타내고, 상기 토출구로부터 토출되는 액체의 최대 토출량을 Q2로 나타내며, 상기 토출구로부터 액체를 토출할 수 있는 최대 부압을 P로 나타내는 경우에, 상기 공통 공급 유로와 상기 공통 회수 유로 사이의 빔 폭(W)은 W<(2×P)/(Q2×R)의 관계를 만족하는, 액체 토출용 기판. - 액체를 토출하는 토출구와, 액체를 토출하기 위해서 이용되는 에너지를 발생시키는 토출 에너지 발생 소자와, 상기 토출 에너지 발생 소자를 내부에 구비하는 압력실을 구비하는 액체 토출용 기판이며,
상기 액체 토출용 기판은, 제1 부분 및 상기 액체 토출용 기판의 두께 방향으로 상기 제1 부분 아래에 배치되어 있는 제2 부분을 포함하고,
상기 제1 부분에는, 제1 방향으로 배열된 복수의 토출구 및 대응하여 배열된 복수의 압력실과, 배열된 상기 압력실의 한쪽과 연통하는 제1 유로 및 배열된 상기 압력실의 다른 쪽과 연통하는 제2 유로와, 상기 제1 유로와 연통하여 상기 압력실에 액체를 공급하는 복수의 공급 유로와, 상기 제2 유로와 연통하여 상기 압력실로부터 액체를 회수하는 복수의 회수 유로가 제공되고, 상기 액체 토출용 기판을 상기 토출구 측으로부터 볼 때, 상기 공급 유로 및 상기 회수 유로는 상기 토출구를 사이에 두고 서로 대향하도록 배치되고,
상기 제2 부분에는, 상기 복수의 공급 유로를 통해 상기 제1 유로와 연통하는 공통 공급 유로와, 상기 복수의 회수 유로를 통해 상기 제2 유로와 연통하는 공통 회수 유로가 제공되고,
상기 공통 공급 유로와 상기 공통 회수 유로는 상기 제1 방향으로 연장하고,
각각의 상기 공급 유로 및 각각의 상기 회수 유로는, 상기 토출 에너지 발생 소자가 제공되는 면과 교차하는 방향으로 연장하며,
상기 공급 유로의 하류측 단부로부터 상기 압력실을 통해서 상기 회수 유로의 상류측 단부에 이르기까지의 단위 길이당의 유로 저항을 R로 나타내고, 상기 토출구로부터 액체가 토출되지 않는 상태에서 상기 압력실을 통해 유동하는 액체의 유량을 Q1로 나타내며, 상기 토출구로부터 액체를 토출할 수 있는 최대 부압을 P로 나타내는 경우에, 상기 공통 공급 유로의 하류측 단부와 상기 공통 회수 유로의 상류측 단부 사이의 간격(W)은 W<(2×P)/(Q1×R)의 관계를 만족하는, 액체 토출용 기판. - 액체를 토출하는 토출구와, 액체를 토출하기 위해서 이용되는 에너지를 발생시키는 토출 에너지 발생 소자와, 상기 토출 에너지 발생 소자를 내부에 구비하는 압력실을 구비하는 액체 토출용 기판이며,
상기 액체 토출용 기판은, 제1 부분 및 상기 액체 토출용 기판의 두께 방향으로 상기 제1 부분 아래에 배치되어 있는 제2 부분을 포함하고,
상기 제1 부분에는, 제1 방향으로 배열된 복수의 토출구 및 대응하여 배열된 복수의 압력실과, 배열된 상기 압력실의 한쪽과 연통하는 제1 유로 및 배열된 상기 압력실의 다른 쪽과 연통하는 제2 유로와, 상기 제1 유로와 연통하여 상기 압력실에 액체를 공급하는 복수의 공급 유로와, 상기 제2 유로와 연통하여 상기 압력실로부터 액체를 회수하는 복수의 회수 유로가 제공되고, 상기 액체 토출용 기판을 상기 토출구 측으로부터 볼 때, 상기 공급 유로 및 상기 회수 유로는 상기 토출구를 사이에 두고 서로 대향하도록 배치되고,
상기 제2 부분에는, 상기 복수의 공급 유로를 통해 상기 제1 유로와 연통하는 공통 공급 유로와, 상기 복수의 회수 유로를 통해 상기 제2 유로와 연통하는 공통 회수 유로가 제공되고,
상기 공통 공급 유로와 상기 공통 회수 유로는 상기 제1 방향으로 연장하고,
각각의 상기 공급 유로 및 각각의 상기 회수 유로는, 상기 토출 에너지 발생 소자가 제공되는 면과 교차하는 방향으로 연장하며,
상기 공급 유로의 하류측 단부로부터 상기 압력실을 통해서 상기 회수 유로의 상류측 단부에 이르기까지의 단위 길이당의 유로 저항을 R로 나타내고, 상기 토출구로부터 토출되는 상기 액체의 최대 토출량을 Q2으로 나타내며, 상기 토출구로부터 상기 액체를 토출할 수 있는 최대 부압을 P로 나타내는 경우에, 상기 공통 공급 유로의 하류측 단부와 상기 공통 회수 유로의 상류측 단부 사이의 간격(W)은 W<(2×P)/(Q2×R)의 관계를 만족하는, 액체 토출용 기판. - 액체를 토출하는 토출구와, 액체를 토출하기 위해서 이용되는 에너지를 발생시키는 토출 에너지 발생 소자와, 상기 토출 에너지 발생 소자를 내부에 구비하는 압력실을 구비하는 액체 토출용 기판이며,
상기 액체 토출용 기판은, 제1 부분 및 상기 액체 토출용 기판의 두께 방향으로 상기 제1 부분 아래에 배치되어 있는 제2 부분을 포함하고,
상기 제1 부분에는, 제1 방향으로 배열된 복수의 토출구 및 대응하여 배열된 복수의 압력실과, 배열된 상기 압력실의 한쪽과 연통하는 제1 유로 및 배열된 상기 압력실의 다른 쪽과 연통하는 제2 유로와, 상기 제1 유로와 연통하여 상기 압력실에 액체를 공급하는 복수의 공급 유로와, 상기 제2 유로와 연통하여 상기 압력실로부터 액체를 회수하는 복수의 회수 유로가 제공되고, 상기 액체 토출용 기판을 상기 토출구 측으로부터 볼 때, 상기 공급 유로 및 상기 회수 유로는 상기 토출구를 사이에 두고 서로 대향하도록 배치되고,
상기 제2 부분에는, 상기 복수의 공급 유로를 통해 상기 제1 유로와 연통하는 공통 공급 유로와, 상기 복수의 회수 유로를 통해 상기 제2 유로와 연통하는 공통 회수 유로가 제공되고,
상기 공통 공급 유로와 상기 공통 회수 유로는 상기 제1 방향으로 연장하고,
복수의 상기 토출구가 내부에 배치되어 있는 제1 토출구 열과 연통하는 상기 공통 공급 유로와 상기 공통 회수 유로 사이의 빔 폭을 W1으로 나타내고, 상기 제1 토출구 열과 연통하는 상기 공통 공급 유로와 상기 제1 토출구 열과 병렬로 제공되는 제2 토출구 열과 연통하는 상기 공통 회수 유로 사이의 빔 폭을 W3로 나타내는 경우에, W1<W3의 관계가 만족되는, 액체 토출용 기판. - 액체를 토출하는 토출구와, 액체를 토출하기 위해서 이용되는 에너지를 발생시키는 토출 에너지 발생 소자와, 상기 토출 에너지 발생 소자를 내부에 구비하는 압력실을 구비하는 액체 토출용 기판이며,
상기 액체 토출용 기판은, 제1 부분 및 상기 액체 토출용 기판의 두께 방향으로 상기 제1 부분 아래에 배치되어 있는 제2 부분을 포함하고,
상기 제1 부분에는, 제1 방향으로 배열된 복수의 토출구 및 대응하여 배열된 복수의 압력실과, 배열된 상기 압력실의 한쪽과 연통하는 제1 유로 및 배열된 상기 압력실의 다른 쪽과 연통하는 제2 유로와, 상기 제1 유로와 연통하여 상기 압력실에 액체를 공급하는 복수의 공급 유로와, 상기 제2 유로와 연통하여 상기 압력실로부터 액체를 회수하는 복수의 회수 유로가 제공되고, 상기 액체 토출용 기판을 상기 토출구 측으로부터 볼 때, 상기 공급 유로 및 상기 회수 유로는 상기 토출구를 사이에 두고 서로 대향하도록 배치되고,
상기 제2 부분에는, 상기 복수의 공급 유로를 통해 상기 제1 유로와 연통하는 공통 공급 유로와, 상기 복수의 회수 유로를 통해 상기 제2 유로와 연통하는 공통 회수 유로가 제공되고,
상기 공통 공급 유로와 상기 공통 회수 유로는 상기 제1 방향으로 연장하고,
상기 액체 토출용 기판은 복수 종류의 액체를 토출하며,
동일한 종류의 액체를 토출하는 인접하는 토출구 열 사이에 위치하는 상기 공통 공급 유로와 상기 공통 회수 유로 사이의 빔 폭을 W3로 나타내고, 상이한 종류의 액체를 토출하는 인접하는 토출구 열 사이에 위치하는 상기 공통 공급 유로와 상기 공통 회수 유로 사이의 빔 폭을 W4로 나타내는 경우에, W3<W4의 관계가 만족되는, 액체 토출용 기판. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향에서의 상기 공급 유로의 폭은 상기 제2 방향에서의 상기 공통 공급 유로의 폭보다도 작고,
상기 제2 방향에서의 상기 회수 유로의 폭은 상기 제2 방향에서의 상기 공통 회수 유로의 폭보다 작은, 액체 토출용 기판. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 공통 공급 유로와 상기 공통 회수 유로는 서로를 따라 연장되어 있고, 상기 공통 공급 유로와 상기 공통 회수 유로 사이의 간격(W)은 200㎛ 이하인, 액체 토출용 기판. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 공급 유로와 상기 회수 유로 사이의 간격은 상기 공통 공급 유로와 상기 공통 회수 유로 사이의 간격보다 작은, 액체 토출용 기판. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향에서의 상기 공급 유로의 중심은 상기 제2 방향에서의 상기 공통 공급 유로의 중심보다 상기 토출구에 가까우며,
상기 제2 방향에서의 상기 회수 유로의 중심은 상기 제2 방향에서의 상기 공통 회수 유로의 중심보다 상기 토출구에 가까운, 액체 토출용 기판. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 공급 유로와 상기 회수 유로는, 상기 액체 토출용 기판의 상기 토출 에너지 발생 소자가 제공되는 면과 교차하는 방향으로 연장되어 있는, 액체 토출용 기판. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 액체 토출용 기판은 실질적으로 평행사변형 형상을 가지며,
복수의 상기 토출구가 제1 방향으로 내부에 배치되어 있는 제1 토출구 열과 연통하는 제1 공통 공급 유로의 양 단부와, 상기 제1 토출구 열과 병렬로 제공되는 제2 토출구 열과 연통하는 제2 공통 공급 유로의 양 단부는 상기 제1 방향으로 어긋나 있는, 액체 토출용 기판. - 제12항에 있어서,
상기 제1 토출구 열과 연통하는 상기 공통 공급 유로 및 상기 공통 회수 유로 중 하나 이상의 상기 제1 방향의 양 단부는 모따기된 형상 혹은 라운드 형상으로 형성되는, 액체 토출용 기판. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 공급 유로와 상기 토출구 간의 수 관계는, 1 대 1, 1 대 2, 또는 1 대 5인, 액체 토출용 기판. - 제1항 또는 제2항에 따른 액체 토출용 기판을 포함하는 액체 토출 헤드로서,
액체를 상기 공통 공급 유로에 공급하는 제1 액체 연결부와,
상기 공통 회수 유로로부터 액체를 회수하는 제2 액체 연결부를 포함하는, 액체 토출 헤드.
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